JPS60502163A - 外部励振共振フリ−ピストン・スタ−リング・エンジン熱増幅装置およびその動作・制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 外部励振共振フリーピストン・スターリング・エン本発明は、共振フリーピスト ン・スターリング・エンジン（ＲＦＰＳＥ）熱増幅装置およびその動作方法と、 それの新規な制御装置に関するものである。

フリーピストン・スターリング・エンジンは、自走または制動「熱振動機」とし て、あるいは外部励振「熱増幅機」として動作でせることができる。外部から励 振でれる共振フリーピストン・スターリング・エンジン「熱増幅機」は、それの 動作負荷レベルにおいては過料動式れて、自由に振動しないスターリング・エン ジンであるので、自走「熱振動機」または制動「熱振動機」動作モードとは対照 的に、外部から励振せねばならない。過制動は、例えば、スターリング・エンジ ン内で発生式れる周期的な圧力波にさら芒れる実効ディスプレーサロッド面積の 寸法を、適切に設計することにより行うことができる。外部から励振されるＲＦ ＰＳＥ熱増Ｉｎ機は、例えばスターリング・エンジンのディスプレーサ部材もし くはスターリング・エンジン作業ピストンを駆動スることにより、またはスター リング・エンジンディスプレーサ部材および作業ピストンの両方を駆動すること によって、動作をゼることができる。本発明は、直線駆動モータが、ディスプレ ーサに結合されて、そのディスプレーサを直接駆動するように々っでいる、外部 から励振てれるＲＦＰＳＥ熱増幅機の動作の制御にとくに鳴利である。したがっ て、本発明の好適な実施例としてそれに関連してとくに説明する。

本発明は、「熱増幅機」として動作嘔せられる共振フリーピストン・スターリン グ・エンジン（ＲＦＰＳＥ）を制御する新規かつ改良した装置および方法を提供 するものでらる。ウオルシ！−（Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｍ、Ｗａｌａｈ）により発明 式れ、ニューヨーク・ラーサム（Ｌａｔｈａｍ）所在のメカニカル・テクノロジ ー社（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 　）に譲ｅ、テれた、「共振フリーピストン・スターリング・エンジンの始動お よび制御方法と装置（Ｓｔａｒｔ−Ｕｐ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅｔｈｏ ｄａｎｄ　Ａｐｐａｒｓｔｕｓ　ｆａｒ　Ｒｅ５ｏｎａｎｔ　Ｆｒｅｅ　Ｐｉｓ ｔｏｎ　ＳｔｌｒｌｉｎｇＥｎｇｉｎｅ）　Ｊという名称の１９８２年７月２７ 日付の未決の米国酌許出Ｈ第４０２，３０３号には、「熱振動機」として動作烙 せられるＲＦＰＳＥ装置および方法が開示されている。この米国竹許出願第＜ｔ ０２，３０３号においては、スターリング・エンジユ／は、テイスブレーサ駆動 モータを負荷として動作はせることによシ、自走「熱振動機」または制動「熱振 動機」として動作するように構成される。

未決の米国判許出願第４０２，３０３号に記述てれているＲＦＰＳＥは、スター リング・エンジンのハウジング内に往復運動するようにして配置されるディスプ レーサを有する。このディスプレーサは、エンジンからの仕事を発生する作業部 材すなわち作業ピストンを駆動するために動作するエンジン作動ガス中に発生き れる周期的な圧力波に式らきれる。また、スターリング・エンジンのディスプレ ーサを駆動するように直線電動力機械が構成てれ、配置でれる。制御励振回路が 、電動力機械をして、駆動エネルギーをディスプレーサ部材へ供給するための駆 動モータとして動作１せ、または負荷をディスプレーサ部材にかけるために発電 機として選択的に動作させるだめの手段を構成する。発電機という用語は、ここ では、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変える機械を指す最も一般的な意 味で用いる。

第４０２，３０３号に開示てれている前記簡単に説明した基本的な装置は全く満 足できるものであるが、それを動作させる新規かつ改良したＲＦＰＳＥ装置およ び方法と、とくに、大きく急速な負荷変化によりひき起される過渡期間中に、よ り包括的かつより確実なやり方でスターリング・エンジンの駆動装置を一層正確 かつ安定に制御するだめの制御装置を得ることに対して、絶えざる需要がある。

１９８０年８月５日にペレマンド（Ｄｏｎａｌｄ　Ｇ、　Ｂｅｒｅｍａｎｄ）へ 「フリーピストン・再生高温ガス油圧エンジン（Ｆｒｅｅ−Ｐｌｓｔｏｎ　Ｒｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ　Ｈｏｔ　Ｇａｓ　ＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｌｎｅ）　 ｊに対して発行された米国特許第４，２１５，５４８号（これは米国特許出願第 ４０２，３０３号において同じ分野に属するものとして認められ、かつその米国 特許出願から区別てれている）は、運動をディスプレーサへ伝える手段（空気、 電気、または油圧）を含む自由ディスプレーサを有するフリーピストン・スター リング・エンジンを開示している。ディスプレーサ・ピストンが反転する前に動 力ビストンがそれのストロークを終り、ディスプレーサ・ピストンが動作式せら れる振動数を制御するように、前記手段はディスプレーサの動作を制御する。そ の特許の第４図に示でれているように、オン−オフ型電気ソレノイドがそのよう な動作を行うのに便利な手段を与える。その理由は、ソレノイドの極性を変える ことにより、その特許の第６図に示されているｐｖダイヤグラムを発生するため に必要とてれるように、ソレノイドの極性を変えることによりディスプレーサを ストロークの一端から他端へ駆動するようにソレノイドを作ることができるから である。ベレマンドのエンジンにおいては、／レノイドのオン−オフの頻度はエ ンジン速度したがってエンジン出力を制御する。その頻度を変えるのは、ディス プレーサの位相角またはストロークを変えることを意図するものではない。とい うのは、ベレマンドの装置の意図は、零から最高の速度までエンジンの個々の各 サイクルの熱力学的動作を一定に保つことであると述べられているからである。

本発明においては、ベレマンドのエンジンとは対照的に、とくに個々の各サイク ル中にＲＦＰＳＥの熱力学的動作を変えることにより、定常出力が変えられる。

とくに、ディスプレーサのストロークの振幅と位相角は、電動力駆動モータの動 作電圧と動作周波数とを変えることによって、制御しつつ変えられる。

本発明に従ってこの装置を適切に動作てせるためには、動力ビストンのストロー クが終るのと同時にディスプレーサの向きの反転を起すようにする必要はない。

この動作は、ベレマンド・エンジンの動作と正に対照的である。

本発明においては、従来のベレマンド・エンジンおよびウオルシュ・エンジンと は対照的に、負荷が急速に変化する間の過渡エンジン動作を安定かつ変化できる やυ方で精密に制御する手段が設けられる。

発明の概要 したがって、本発明の主な目的は、新規なＲＦＰＳＥ熱増幅装置と、この装置を 精密かつ変化しつつ制御する方法を得ることである。

本発明の別の目的は、そのようなＲＦＰＳＥ熱増幅装置と、このＲＦＰＳＥ熱増 幅機が設計されている動力出力の全動作範囲にわたって安定に動作できかつその 範囲内における負荷条件の大きな変化に対して適切な安定度を維持できる方法と を得ることである。

本発明の更に別の目的は、全ての動作条件の下でＲＦＰＳＥ熱増幅機の良好な定 常状態調整を維持する上記した種類の新規な装置を得ることである。

本発明の更に別の目的は、前記した緒特性を有し、負荷の大きな変化に対して良 い過渡応答を行う新規なＲＦＰＳＥ’熱増幅機−交流装置を得ることである。

不発明の実施においては、全ての負荷レベルにおいて過制動されていて自由に振 動しない外部励振ＲＦＰＳＥ熱増幅機が、それのだめの制御装装置とともに与え られる。この装置は、駆動モータと、この駆動モータに電気入力（電圧または電 流）を与えるためにその駆動モータに接続てれる制御可能な電力供給手段とを有 する。駆動モータは、スターリング・エンジンのディスプレーサとピストン質量 の少くとも一方に、それらを駆動するようにして連結でれる。

この装置は、ＲＦＰＳＥ熱増幅機またはそれに駆動するように連結されている負 荷の少くとも１つの選択てれた動作パラメータを検出するための手段と、帰還手 段とを更に含む。その帰還手段は、検出されたパラメータ信号に応答して少くと も１つの帰還制御信号を発生する。その帰還制御信号は、駆動モータに供給され る電気入力を制御してそれの動作を制御することにより、ＲＦＰＳＥ熱増幅装置 の動作を精密に、可変かつ安定したやり方で制御する。

本発明の好適な実施例においては、ＲＦＰＳＥ熱増幅機の少くとも２つの動作パ ラメータが検出式れて、それの動作を制御するために用いられる。この目的のた めに、作動ピストンの速度が検出でれ、ディスプレーサ検度検出器から得られた ディスプレーサ速度を示すディスプレーサ速度帰還信号とともにピストン速度帰 還信号が得られる。それから、そのピストン速度帰還信号は、ＲＦＰＳＥ熱増幅 機の動作中に駆動モータに供給される励振電圧の大きさを制御するだめの帰還モ ータ′庫圧制御信号を得るために用いられる。ＲＦＰＳＥのディスプレーサと作 動ピストンの間の位相角の差を示すディスプレーサ位相角帰還信号を得るために 、ピストン速度帰還信号とディスプレーサ速度帰還信号との位相が位相検出器で 比較でれる。

その好適な実施例においては、微分ピストン速度帰還信号を得るために、ピスト ン速度帰還信号は更に時間に関して微分でれる。その微分ピストン速度帰還信号 は、ピストン速度帰還信号と並列に帰還でれる。また、帰還周波数制御信号を得 るために、位相角帰還信号が時間に関して微分ちれて、その微分されたディスプ レーサ位相角帰還信号がディスプレーサ位相角帰還信号自体とともに並列に帰還 でれる。

ＲＦＰＳＥの作動ピストンが交流装置に結合でれて、電気的負荷を供給するため にその交流装置を駆動する本発明の好適な実施例にシ、−１）では、装置と方法 は、出力負荷′電圧を検出することと、負荷電圧帰還信号を得るこ七を更に含む 。負荷は正誤差信号を得るために負荷電圧帰還信号が基孕値負荷酸圧信号に加え 合わされる。その負荷電圧誤差に号は、時間に関して積分てれて、微分されたビ ントン速度帰還信号およびピストン速度帰還信号自体に加え合わ１れる。

その結果得られた信号が基準人力モータ電圧信号に加え合わでれて、ＲＦＰＳＥ 熱増幅装置の動作中にディスプレーサ駆動モータに供給される励振電圧の太き式 の制御に使用する希望の出力帰還モータ電圧制御信号を得る。

エンジン装置の適切な過渡ず力作を更に確実に行わせるために、制御装置と制御 方法は、ディスプレーサ駆動モータ内に誘起てれる誘導モータ電流を検出するこ と、およびそれに比例する誘導モータ電流帰還信号を得ることを更に含む。との 好適な実施例においては、これは、駆動モータを流れているモータ電流の位相と 大きさを検出し２、子！１に比例するモータ電流位相帰還信号°を得ることによ り達成嘔れる。

モータ電流位相帰還信号の位相がディスプレーサ速度帰還信号の位相と比較てれ て、誘導モータ電流信号が得られる。誘導モータ電流信号が基＊値と比較されて 、誤差信号が得られる。それから、誤差信号が時間に関して積分でれてから、微 分されたディスプレーサ位相角帰還信号と、ディスプレーサ位相角帰還信号自体 と、駆動モータ基準周波数信号とに加え合わでれて、ＲＦＰ　Ｓ　Ｅ熱増幅装置 の動作中にディスプレーサ駆動モータに供給される励振電圧の周波数の制御にお いて用いる出力駆動モータ周波数制御信号を得る。

本発明の方法と装置は、出力帰還電圧信号を得るために、ピストン速度帰還信号 と、微分されたピストン速度帰還信号と、積分された負荷電圧誤差信号とを、基 準入力、駆動モータ電圧信号に加え合わせる前に、それらの信号を比例増幅する ことをなるべく更に含むようにする。また、定常状態誤差を最小にし、スターリ ング・エンジン熱増幅装置の動作中の装置の過渡状態が安定する時間を短くする ために、積分された誘導モータ誤差帰還信号と、微分でれたディスプレーサ位相 角帰還信号と、ディスプレーサ位相角帰還信号が入力駆動モータ基準周波数信号 に加え合わされて出力駆動モータ基準周波数制御信号を得る前に、それらの信号 は比例増幅でれる。

図面の簡単な説明 それらの目的およびその他の目的と、それらの特徴およびその他の特徴は、以下 の詳しい説明を読み。

添附図面に関連して考えた時に、よシ良く理解されるであろう。いくつかの各図 において同様々部品は同じ参照符号で示でれる。

第１Ａ図は、ディスプレーサに直結でれてそのディスプレーサを駆動する直線駆 動モータを有し、直線交流機を駆動する２質量ＲＦＰＳＥ熱増幅装置の機能ブロ ック図、 第１Ｂ図は、第１Ａ図に示す装置のだめの位相図、第２図は別々に制御されるデ ィスプレーサ駆動モータがＲＦＰＳＥ熱増幅装置のディスプレーサに直結てれて 、そのディスプレーサを駆動するようにきれた本発明の外部から励振芒れる新規 なＲＦＰＳＥ熱増幅装置の概略機能ブロック図、 第３Ａ図、第３Ｂ図、および第３Ｃ図は、第２図に示すＲＦＰＳＥ熱増幅装置の ある臨界動作特性を示す動作特性カーブ、 第４図は、たとえばある種のＲＦＰＳＥ熱増幅装置により駆動はれる交流機によ 、９　ＲＦＰＳＥ熱増幅装置の精密な周波数調整が行われることが要求される作 業用途に使用するために、第２図に示す装置を変更した態様の概略機能ブロック 図、 第５図は、第４図に示す装置に使用する作動流体圧制御スプール弁の部分断面図 、 第６図は、別々の外部駆動モータがＲＦＰＳＥ熱増幅装置の作動ピストンに結合 きれて、その作動ピストンを直接駆動すること、および駆動てれる負荷が直接駆 動される圧縮機であることを除き、第２図に示す概略機能ブロック図に類似する 概略機能ブロック図、 第７図は、交流機を駆動する本発明の外部から励振ぜれる更に３りのＲＦＰ　Ｓ 　Ｅ熱増幅装置の概略機能ブロック図、 第８Ａ図および８Ｂ図は、第７図の交流機によシ発生でれる交流機出力負荷電圧 のオーバーシュートが、第７図に示す制御装置の各動作サイクルの終りに７ヤン ト抵抗によってどのようにして検出され、かつダンピングされるかを示すタイミ ング波形図、第９図は、第７図の強制震動ＲＦＰＳＥ熱増幅装置によシ駆動でれ る交流機の包絡線を示すグラフである。

本発明を実施する最良の態様 本発明以前は、ＲＦＰＳＥを動作でせる慣例のやり方は、自走熱発振機または制 動熱発振機としてであった。本発明によシ可能とてれたより有利な動作方法は、 ＲＦＰＳＥを外部から励振でれる熱増幅装置（または強制震動共振装置）として であった。これら２つの動作モードには、非常に重要で微妙な違いがある。

その違いは、従来の自走熱発振機動作モードと熱増幅装置モードの両方について の簡単な解説明によって最もよく説明できる。

第１Ａ図は、２質量強制震動ＲＦＰＳＥ熱増幅装置によシ駆動てれる本発明の交 流機の機能ブロック図である。この構成においては、ディスプレーサおよび作動 部材（動力ビストン）として示てれている２つの質量は、スターリング・熱力学 により互いに結合される。古典的なスターリング・エンジン理論によるディスプ レーサと動力ビストンの動きによって周期的彦圧力波が発生てれる。この圧力波 によって動力ビストンの動きが遅らでれる。この圧力波の振幅と位相角は、ディ スプレーサおよび動力ビストンの容積変位と、膨張空間と圧縮空間の間の温度差 と、シール漏れおよび２つの空間における熱履歴によって定められる。熱交換器 における圧力低下のために圧縮空間と膨張空間内に圧力波（それぞれＰｃ、Ｐ、 　）が発生される。それらの圧力波は互いに同相ではない（第１Ｂ図）。

装置の自由震動モードが全ての動作負荷条件の下で十分に過制動でれ、帰還制御 装置が適切に設計されているとすると、この装置は、それの動作全範囲にわたっ て安定である。これは本発明において、ＲＦＰＳＥ装置を強制震動、外部励振熱 増幅共振装置として動作させることにより行われる。その強制震動外部励振熱増 幅共振装置においては、定常状態動作周波数は、強制関数（ｆｏｒｃｉｎｇ　ｆ ｕｎｃｔｉｏｎ　）の周波数によって定められる。その強制関数自体は、第１図 に要素Ｅｍ　により示されている駆動モータとして動作させられる直線電動力機 械で達成される。駆動モータＥｒｎ　の固定子はエンリング・ウジングに装置さ れ、′こ様子がＲＦＰＳＥのディスプレーサに固定てれて、そのディスプレーサ とともに直線的に動くことができる。エンジン−交流機系を熱増幅装置として動 作させるための全ての負荷条件に対して、エンジン−交流機系の自由震動モード を減衰させる効率の良い方法は、ウオルＶ　ユ（Ｍｌ　ｃｈａｅ　Ｉ　Ｍ、　Ｗ ａ　１　ｓ’ｎ　）　により発明され、ニューヨーク、ラーサム（Ｌａｔｈａｍ ）　所在のメカ二カ／ｌｚ−テクノロジー社（’Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｔｅｃ ｈｎｏｌｏｇｙＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）に譲渡された仮想ロッド・ディスプ レーサを有する共振フリーピストン・スターリング・エンジンおよびディスプレ ーサ駆動／制動のディスプレーザ直線電動力機械制御装置（Ｒｅｓｏｎａｎｔ　 ＦｒｅｅＰｉｓｔｏｎ　Ｓｔｉｒｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｈａｖｉｎｇ　Ｖｉｒ ｔｕａｌ　Ｒｏｄ　Ｄｉｓｐｌａｃａｒａｎｄ　Ｄｉａｐｌａｃｅｒ　Ｌｉｎｅ ａｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｌｃ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｏｆ　 Ｄｉａｐｌａｃｅｒ　Ｄｒｉｖｅ／Ｄａｍｐｉｎｇ）ｊという名称の１９８２年 ７月２７　日付の未決の米国勃許出、頓第４０２，３０２号に十分詳しく記載は れているように、ディスプレーサ・ロッドの実効面積を適切に定めることによっ て得られる。その米国萄許出願の開示の全てを本願の開示中に含ませる。

第１Ａ図および１８図を参照して、サイクルごとに圧縮空間の圧力波によってデ ィスプレーサに供給される動力Ｐｄ１ｎが次式で表わされる。

Ｐｄ１ｎ　＝　０．５ωＰｃＡ、Ｘｄｇｔｎθ。（１）ディスプレーサガスばね 損失と熱交換器ボンピング損失を補うために１サイクルごとに消費きれる動力Ｐ ｄ０ｕｔは次式で与えられる。

Ｐｄｏｕｔ　＝　Ｑ、５ａ＋δｐＡｄｘｄ１１ｈＩθｄ　＋　０．５ω２Ｃｄｘ ｄ２（２）ＲＦＰＳＫ装置を熱発振機として動作させるために要求でれるディス プレーサロッド面積Ａｒｔ０は、次式で示でれてしるように、ディスプレーサ全 体にわたる動力の平衡から得られる。

ディスプレーサロッドの図面Ａ、がＡｒｔｏより狭いと、エンジン−交流機系を 指定てれた動力学の下で熱増幅装置として動作させるために、ディスプレーサに 付加動力を供給せねばならない。ディスプレーサに供給すべき外部動力の量は、 ロッドの面積比Ａｒ／Ａｒｔｏに正比例する。

種々の段階に対する中立的に減衰ζせられた固有値を維持するために、熱発振装 置における負荷変化は、スチフネス、ダンピング等のような装置の動的パラメー タを精密かつ安定なやり方で即時に変えることを必要とす、る。これを実際的か つ経済的に行うことは（不可能ではないまでも）困難である。

第１図の機能ブロック図に示す装置は、熱増幅装置を有する。この熱増幅装置に おいては、ディスプレーサ直線電動力駆動モータＥｒｎからディスプレーサに供 給された外部駆動エネルギーは、エンジンの熱力学により増幅てれて負荷へ与え られる。熱増幅利得はロッド面積比Ａｒ／Ａｒｔｏの関数である。このロッド面 積比は、ＲＦＰＳＥ　、！＋増幅装置により駆動はれる交流機が精密かつ安定に 動作せねばならない負荷条件の範囲によって決定でれる。

第２図は、本発明を実施するのに好適な熱増幅装置の概略ブロック図である。こ の図においては、共振フリーピストンスターリング・エンジン（ＲＦＰＳＥ）が １１で示され、ディスプレーサ１２と、作動ピストン１３およびディスプレーサ 直線電動力駆動モータ１４を有する。この直線電動力駆動モータ１４は、ディス プレーサ１２に直結きれて、そのディスプレーサを駆動する。ＲＦＰＳＥ　１１ 　はなるべく前記米国萄許出願第４０２　、３０２号に記載はれている種類のも のにする。その米国竹許出願に記載されている仮想ディスプレーサロッドの実効 面積は、ＲＦＰＳＥの全ての動作負荷条件に対して完全に制動式せられて、自由 に振動しないような寸法で作られている。第２図に示す判定の構成においては、 Ｐ、ＦＰＳＥの作動ピストンが電気的の負荷１６に供給する交流機１５に結合は れて、その交流機を直接駆動する。動作時には前記のようにこの装置が熱増幅装 置として動作するように、駆動モータ１４はＲＦＰＳＥのディスプレーサ１２を 駆動する。

第２図に示す熱増幅装置の制御装置は、負荷電圧制御サブ装置とモータ誘導社流 制御サブ装置によって構成される２つの王制御サブ装置を有する。その負荷電圧 制御サブ装置の主な目的は、１７で全体的に水式れているモータ１源回路からデ ィスプレーサ駆動モータ１４に供袷芒れる励振電力の電圧振幅を変調することで ある。モータ這源回路については後で詳しく説明する。負荷直圧制御サブ装置は 、交流機１５からとり出される負荷電圧をほぼ一定に保ち、かつ装置の動作負荷 範囲内の負荷の変化に対してめられる帯域幅内の過渡負荷電圧を一定に保つよう にして前記目的を達成する。ディスプレーサモータ誘導電流制御サブ装置の主な 目的は、過渡動作中に作動ピストンに対するディスプレーサの位相角が小ですぎ たり、大きく々りすぎることを制限すること、および定常状態ディスプレーサモ ータ誘導電流を装置の動作負荷範囲にわたってほぼ一定にすることである。モー タの位相角制御は、駆動モータ供給周波数がディスプレーサの位相角とディスプ レーサのモータ誘導電流の関数であるようにして、モータ電源回路１７によりデ ィスプレーサ駆動モータ１４に供給芒れる励振電力の周波数を変調することによ って行われる。

変化する負荷条件の下で負荷電圧を維持するようにして、外部から励振嘔れるＲ ＦＰＳＥ熱増幅装置に交流機１５を駆動でせるために、駆動モータ１４の供！＠ 電圧が変えられる。与えられた任意の負荷および周波数においては負荷電圧は駆 動モータの電圧に比例する。駆動モータの供給電圧を変調する好適な方法は、駆 動モータの電圧を実際の負荷電圧ｖＬ　と、希望の負荷電圧Ｖ、、。ｆ　との間 の誤差に比例して変化でせる比例帰還制御装置を使用することである。

しかし、帰還制御信号ｖＬは負荷線から直接とり出されるから、この方法ではＲ ＦＰ　Ｓ　Ｅ熱増・晶装置の応答が電源線のノイズに極めて敏感となってしまう 。電源線のノイズの影響を小豆くするために、ｖＬ　からとり出はれた実効帰還 制御信号は、実際の負荷からバッファされる。そのようなバッファを行う１つの 方法は、負荷電圧検出要素と実際の負荷の間に高周波フィルタを設けることであ る。しかし、この装置のこの点に高周波フィルタを置くと制御動作が遅延させら れるから、比較的商運の過渡状態を制御するには適当ではない。

第２図に示す本発明の好適な実施例においては、ピストン速度帰還信号が得られ て、ピストンの慣性が任意の線ノイズに対して所要のバッファを行うように、駆 動モータ供給電圧を変調するために使用される。この構成においては、ピストン 速度帰還信号を負荷電圧の制御に使用できる。その理由は、直線交流機に対して 、定常ピストン速度が定常負荷電圧に比例するからである。この目的のために、 ＲＦＰＳ］１ｍの作動ヒストン１３の速度は、各半サイクルの間に磁気コイル、 光学トランスデユーサまたはその他の適当なセンサ（図示せず）によって測定さ れ、ピストン速度帰還信号Ｖ、が得られる。このピストン速度帰還信号ｖｐは第 １の電圧制御帰還信号加算回路手段１８において基準ピストン速度信号ｖｐｒ８ ｆと比較され、ピストン速度誤差信号が得られる。このピストン速度誤差信号は 、第２の電圧制御帰還信号加算手段（後述する）の第１の部分１９Ａを介して第 ２の醒圧制御帰遭信号加算回路手段の第２の部分１９Ｂへ帰還される。第２の７ Ｊｌ］算回路手段の第２の部分１９Ｂにおいては、電圧制御帰還信号は、基準人 カモータ寛圧信号ｖＩＴｌｏに加え合わ甥れて、帰還モータ電圧制御信号Ｖ工を 得る。この帰還モータ寛圧制御信号は、駆動モータ電源回路１７を部分的に制御 するのに使用はれる。

帰還ピストン速度誤差信号に加えて、ピストン速度信号Ｖ、は、微分回路２５に ２いて微分てれ、その微分でれた信号は、装置の過渡動作中に量初のピストン速 度が所定値に達しないこと（アンダークニーｌ−）　、の所定値を超えること（ オーバーシュート）を制限するためのそれぞれの比例利得伝達関数を有する比例 増幅回路手段２７Ａを介して帰端式れる。それから、微分され、比例増幅でれた ピストン速度信号が、第２の加算回路手段の第１の部分１９Ａに供給されて、装 置の過渡動作中に申開の過渡的なアンダー／ニートおよびオーバーシュートを制 限する目的で比例増幅回路手段２７Ｂで同様に比例増幅されたピストン速度誤差 信号に最初に加え合わされる。微分回路２５と比例利得増幅器２７Ａを介して供 給源れる微分てれた制御信号すなわち微分制御信号を用いることにより得られる 利点は、ピストン速度信号がどれだけ速く変化するかを示し、それにより制御装 置全体に加えられる急激な過渡的変化中のピストン速度を予測する性能を、制御 装置全体に持たせることである。比例利得増幅器２７Ｂにおいてピストン速度誤 差信号に比例利得係ｆ７！Ｊ、Ｋｐ　を乗じ、比例利得増幅器２７Ｂにおいて比 例利得係ａＫｖｋ乗することにより、アンダーシュート／オーバーシュートおよ び過渡変化に対する安定時間を受け容れることができる値互で減少および短縮で きる。それらの比例利得増幅器は、設計上の選択に応じて、デジタル的に動作で せられる増幅器とすることができ、または従来のアナログ演算増幅器で構成でき る。比例利得係数が低くすき゛ると、過渡動作中のピストン速度のアンダーシュ ートまたはオーバーシュートが大キ＜ナク、その結果として大きな負荷電圧過渡 状態が生ずることになる。一方、比例利得係数が高すぎると、安定時間が長くな りすぎて装置が不安定になる。しだがりて、比例利得係数はできるだけ高く選択 でれ、上限は装置全体の安定度によって制限される。それらの設計上の考慮は、 増幅器２７Ａと比例利得増幅器２７Ｃの比例利得増幅回路についてもその通りで ある。

装置の構成にアナログ技術が用いられる場合には、微分回路２５は従来のＲＣ微 分回路で構成できる。

デジタル技術が用いられる場合には、ピストン速度帰還信号ｖｐの振幅は、ピス トンの動作の最後の２つの連続する半サイクルに対して決定でき、適当なメモリ に格納される。それから、速度の変化を経過時間で除すことにより（除算はデジ タル微分回路の計算回路によって行われる）、速度誤差信号の変化率が得られる ように、ピストン速度の２つの最大値の間の時間がデジタル・ストップウォッチ によって測定てれる。その速度誤差信号の変化率に比例利得増幅回路手段２７Ａ の速度利得係数Ｋｖが乗ぜられる。

これまで説明してきた負荷電圧制御装置によシ、比例および帰還ループが過渡動 作中にピストン速度を制御するが、負荷電圧に定常誤差を生じることがらる。定 常負荷電圧誤差を無くすために、上記の比例および微分ピストン速度帰還ループ と並列に誤差積分（リセット帰還ループ）が加えられる。この目的のために、Ｒ ＦＰ８にの動作の各半サイクルの後で負荷電圧の振幅が検出され、負荷電圧帰還 信号ｖＬｒ。ｆが得られる。検出された負荷電圧帰還信号は第３の電圧制御帰還 信号加算回路手段２４において希望の負荷電圧基準信号■Ｌと比較てれ、任意の 差を衣わす４還負荷電圧誤差信号が得られる。それからその帰還負荷電圧誤差信 号は、積分回路２６（再び演算項：頂器またはデジタル積分回路を用いる）にお いて時間に関して積分孕れ、その後で、前記比例利得増幅器２７Ａ、２７Ｂに類 似する比例利得増幅回路手段２７Ｃにおいて積分帰還利得Ｋｘが乗ぜられる。こ の増幅された積分負荷電圧誤差帰還信号は、第２の加算回路の第１の部分１９Ａ においてそれに比例増幅でれたピストン速度誤差信号と微分式れたピストン速度 誤差信号を加えることにより、駆動モータ供給電圧を変調するために用いられる 。その結果得られた帰還信号は、第２の帰還信号加算回路手段の第２の部分１９ Ｂの１つの入力として与えられて、基準入力電圧制御信号ｖｍ０に加えられて、 駆動モータ電源回路１７に供給される希望の）４還モ一タ電圧制御信号ｖ０を得 る。この付加でれた機能によシ、実際の負荷電圧と基準負荷電圧の間に差がある 限りは、その差が零になるまで積分帰還信号は駆動モータ電圧を変化でせ続ける 。

初めの方で説明したように、ディスプレーサ・モータ誘導電流制御サブ装置の主 な目的は、過渡動作中に動力ビストンに対するディスプレーサの位相角の変化を 制限し、定常モータ誘導電流を動作負荷範囲にわたって一建にすることである。

装置に加えられる誘導負荷が変化するとＲＦＰＳＥの動力ビストンに加えられる ばね力成分が変化することになるという事実のために、過渡動作中はディスプレ ーサの位相角を正の値に制限することが必要である。その結果として動力ビスト ンの振動周波数が過渡的に変化し、それにより、動力ビストンに対するディスプ レーサの位相角を非常に小でく、おそらく負にさえして、過渡動作中にディスプ レーサに対するピストンの位相角を十分にオーバーシュートさせることになる。

非常に小さい位相角は装置により発生できる動力を制限する。負のディスプレー サ位相角は装置内で動力の流れる向きを反転きせ、その結果として装置が大きく 振動することがある。このようなことが起ることを阻止するために、装置の過渡 動作中はディスプレーサ位相角を大きな正の値に制限すべきである。

ディスプレーサ位相角を制御する１つの効果的な方法は、ディスプレーサ駆動モ ータ１４に供給でれる励振電圧の供給周波数を変えることによる方法である。装 置の過渡動作中にディスプレーサ位相角が大きくなったとすると、モータの周波 数が低くなる。

これとは逆にディスプレーサ位相角が小でくなると、モータの供給周波数が高く なる。この技術を笑現するために、ディスプレーサと動力ビストンの間の位相角 が次のように測定される。まずピストン速度とディスプレーサの速度を検出し、 犬キてと位相がピストン速度とディスプレーサ速度を表わすようなそれぞれのピ ストン速度帰還信号とディスプレーサ速度帰還信号を得る。それから、各半サイ クルの終シに、ピストン速度信号の最大値とディスプレーサ速度信号の最大値と の間の遅延時間を適当な位相検出回路２１において測定することにより、ディス プレーサと動力ビストンの間の位相角が計算はれる。その位相検出回路２１は、 デジタル技術またはアナログ技術を用いて構成できる。それから、位相検出器２ １からディスプレーサ位相角帰還信号φｄ　が得られて、第１の位相角帰還信号 加算回路手段２２の１つの入力端子へ供給てれる。基準ディスプレーサ位相角符 号φｄｒｅｆが第１の位相角帰還信号加算回路２２へ第２の入力として供給はれ 、位相角誤差帰還信号が得られる。この位相角帰還信号は、比例利得増幅回路３ ３Ａ（その性質が先に説明した比例利得増幅回路２７Ａ、　２７Ｂ、　２７Ｃに 類似する）を介して供給され、比例増幅された位相角誤差帰還信号が第２の位相 角帰還信号加算回路手段の第１の部分２３Ａへの入力として供給でれる。

ディスプレーサ位相角帰還信号φｄ　は、微分回路手段２８により時間に関して も微分でれて、ディスプレーサ位相角の変化率を示す微分でれたディスプレーサ 位相角帰還信号を生ずる。微分式れた信号すなわち微分信号は、比例利得増幅器 ３３Ｂにより比例増幅きれ、微分および増幅されたディスプレーサ位相角帰還信 号も第２の位相角帰還信号加算回路手段の第１の部分２３Ａへの第２の入力とし て供給でれる。

駆動モータ・アルファ角は、駆動モータ電流の位相とディスプレーサ速度の位相 との間の角度で、ディスプレーサ１駆動モータ回路を流れる誘導電流の量を表す 。駆動モータ・アルファ角が０度または１８０度であると、モータの誘導電流は 零である。駆動モータのアルファ角が９０度または２７０度であると、駆動モー タを流れる電流は全て誘導電流である。定常駆動モータ・アルファ角が一定に保 たれず、零に近いと、電圧制御サブ装置から供給でれる駆動モータ電圧の大きい 変化のために、ディスプレーサに大きな誘導力成分が導入され、したがってディ スプレーサの振動周波数を変化させる。ディスプレーサの振動周波数が大きく変 化すると、ディスプレーサと動力ビストンの間の位相角が変化し、そのために駆 動モータ電圧の変化に対する応答が不適切となる。

零ではない一定の定常アルファ角を有するある実施例（図示せず）はこの効果を 有利に用いることができるが、この装置では定常駆動モータ・アルファ角を一定 に保つことが必要になる。この機能は、第３の駆動モータ誘導電流帰還ループに より行われる。

このループの出力は、第２の位相角帰還信号加算手段の第１の部分２３Ａへ第３ の入力として供給ぢれる。

駆動モータ誘導電流帰還ループは、ディスプレーサ速匹帰還信号Ｖｄ　を第コの 入力として受け、駆動モーフ電流侶号１ｍ　を第２の入力として受ける第２の位 相検出器２９で構成てれる。駆動モータ電流信号ｉｍ　は適蟲な電流センサによ シ得られるもので、ディスプレーサ駆動モータ電流の太き石と位相を表し、ディ スプレーサ速度帰還信号ｖｄ　はディスプレーサ速度のｘ＠窟と位相を表す。位 相検出器２１に類似する位相検出器２９は、デジタル技術またはアナログ技術を 用いて構成でき、駆動モータ電流の振幅と位相をディスプレーサ速度Ｖｄ　と比 較して、帰還駆動モータ誘導電流成分信号’ｍ　を得る。帰還駆動モータ誘導電 流成分信号１ｍ　は、第３の位相角帰還信号加算回路手段３１において基準値駆 動モータ誘導電流信号ｌ□　に加え合わされて、それの出力　ｒｅｆ 端子に駆動モータ誘導電流誤差信号を得る。この駆動モータ誘導電流誤差信号は 、積分回路２６に類似する駆動モータ誘導電流誤差信号積分回路３２において積 分され、積分てれた駆動モータ誘導電流誤差信号は、第２の位相角帰還制御信号 ７１０算回路手段の第１の部分２３Ａへ第３の入力として供給される。

加算回路２３Ａは、積分された駆動モータ誘導電流誤差信号と、微分でれたディ スプレーサ位相角帰還信号と、ディスプレーサ位相角帰還信号とを加え合わせて 、帰還修正信号を第２の位相角（誘導電流）帰還信号加算回路手段の第２の部分 ２３Ｂへ供給する。

２３Ｂにおいては、帰還修正信号は、入力駆動モータ基準周波数信号’ｒｅｆに 加え合わ式れてディスプレーサ・モータ位相角帰還制御信号を得る。それから、 ディスプレーサ・モータ位相角帰還信号は、電圧制御発振器３４を駆動して、デ ィスプレーサ駆動モータ１４の動作周波数を帰還モータ電圧制御信号Ｖ□ととも に制御するのに用いる周波数制御信号ｖ２　を得る。電力コンバータ１７によυ 駆動モータ１４に供給される励振電圧の大きさと位相をそれぞれ制御するのに使 用するためにモータ電圧制御信号ｖ１　と周波数制御信号Ｖ、が電力コンバータ 回路１７へ供給でれる。この構成により、過渡動作中に駆動モータ励振電圧の周 波数が低くてれ、ディスプレーサの位相角が小嘔くなったとすると、駆動モータ 励振電圧周波数が低く々る。また、定常駆動モータ誘導電流成分が、装置の全動 作負荷範囲にわたって一定値工　にほぼ維持されるように、駆動モータ励振電” ｒ　ｒａｆ 圧の周波数が帰還駆動モータ位相角制御信号により調整される。

第３Ａ図および第３Ｂ図は、第２図に示す新規かつ改良した熱増幅装置の動作物 性のコンピュータ・プリントアウトである。第３Ａ図には、負荷電圧が、４ミリ 秒の遅延に続く無負荷から全負荷までの負荷の過渡的変化に対してグラフで示さ れている。このグラフは、６０ヘルツの公称動作周波数においておよそ２５サイ クルを占める。実線で示でれている負荷電圧層性はＶで示きれ、破線カーブで示 きれているディスプレーサモータ電圧物性はＭで示でれている。装置は過渡的変 化を受けいれた後で＋１または−１の定常振幅値を中心とする実線負荷電圧層性 を維持するように装置が動作することが第３Ａ図かられかるであろう。モータ電 圧と負荷電圧は全負荷定常振幅に正規化される。

第３Ｂ図は、点線カーブでモータの周波数Ｆを示し、破線カーブＣでモータ誘導 電流を示し、実線カーブＰでディスプレーサの位相角を示す。それらのカーブは ４ミリ秒の遅延に続く無負荷から全負荷までの負荷の過渡的変化に対して示され ている。このグラフは、６０ヘルツの公称動作周波数においておよそ２５サイク ルを占める。ディスプレーサ位相角は過渡的変化を通じてほぼ一定に保たれ、周 波数Ｆは減衰変化にさら式れる。そのために周波数は最終的には新しい定常動作 周波数値に達する。

第３Ｃ図は、第２図の装置に対する負荷電圧−アンペア対力率位相角・マツプ動 作特性である。第３Ｃ図ツマツブに希望のボルドーアンペア出力対動作位相角値 を挿入することにより、この装置に対して指定てれた動作周波数を決定できる。

あるいは、第３Ｃ図のマツプから希望の動作位相角を得るために動作周波数と希 望の負荷ボルドーアンペア値を採用でき、または動作位相角と周波数が既知であ ると、予測された出力ボルト−アンペアを決定できる。

第２図の熱槽［−装置は、負荷の過渡的変動中にそれの公称動作周波数からドリ フトする傾向を有することが第３Ｂ図かられかるであろう。その理由は、これま で説明してきた周波数帰還制御サブ装置の動作に・より、定常モータ誘導電流成 分を一定に保つように定常エンジン周波数を変化δせるためである。

その結果として、これまで説明してきた制御装置は、固有の周波数安定機能を持 たず、定常動作周波数が負荷の変動とともに変化する。そのような周波数変化は 、この装置の良好で適切な動作に全面的に合致する。たとえば、後で説明する第 ６図に示すように圧縮機負荷を駆動するフリーピストン・エンジンの場合に、そ のような周波数変化が良く適合する。他の用途、とくに交流機を駆動するＲＦＰ Ｉでは、負荷の変動に伴う許容周波数変化は、装置の性能に対する要求にとって 重要であることがある。交流機を駆動する典型的なＲＦＰＳＥに対する負荷の変 動に伴う周波数の予測される変化が第３Ｂ図に示きれている。

このエンジン装置に対する公称動作周波数は、６０ヘルツである。第３Ｃ図から 、最高定常動作周波数は６１ヘルツであり、最低定常動作周波数は５９ヘルツで ある。多くの別の用途では、この程度の周波数変化は、この装置の良好で適切な 動作に全面的に適合する。

この装置を良好で適切に動作はせるために負荷の変動に伴う周波数の変化を小さ く抑えることが必要な場合、またはこの装置を良好かつ適切に動作式せるために 周波数を手動または自動的に調整できることをめられる場合には、周波数制御サ ブ装置と帰還関保て動作する別の制御手段が設けられる。この周波数制御サブ装 置の動作には、ＲＦＰＳＦをモータ誘導電流の与えられた値に同調式せる（装置 をそれの固有周波数で共振させる）ように駆動モータ励振周波数を変化すること が含まれる。周波数制御調整サブ装置は、ＲＦＰＳＥがモータ誘導電流の与えら れた値に同調する周波数を変化でせるように、ＲＦＰＳＥ動作ダイナミックスを 変化はせるように動作する。変化式せることができる典型的なダイナミック・パ ラメータは、エンジン動作圧、ディスプレーサばね係数、ピストンばね係数また はそれらのパラメータのある種の組合わせである。好適な実施例においては、エ ンジン圧力は第４図に示す装置により変えられる。

次に第４図を参照する。これでは、周波数検出器５５により付加周波数制御が行 われる。周波数検出器５５は、交流機１５の出力周波数を検出し、出力負荷周波 数信号ｆ１　を得て、それを周波数信号加算回路５６へ供給される。周波数信号 加算回路５６へは希望の入力基準周波数信号ｆｒｅｆも供給され、それら２つの 信号を加え合わせて出力周波数誤差信号ｆ６を得る。この出力周波数誤差信号ｆ 。は、積分回路５７の入力端子へ供給式れ、いくつか（約２０）の動作サイクル を表す時間にわたってその周波数誤差信号が積分される。積分回路５７の出力は 比例増幅器５８へ供給でれる。それから、比例増幅器５８からの出力がスプール 弁５９の制御ソレノイドへ供給でれる。スプール弁５９については後で第５図を 参照して説明する。スプール弁５９は、第４図における１点鎖線６１により示で れている相互連結空気管を通じてＲＦＰＳＥ　１１内の圧力を制御するように動 作する。この構成により、ＲＦＰＳＥの固有共振根動数を新しい動作条件に対し て再同調式せ、出力負荷周波数ｆ１　をそれの動作値にほぼ一定に保つように、 ＲＦＰＳＥＩ１内の作動流体の圧力を変えるようにしてスプール弁５９は制御で れる。

第５図には、ＲＦＰＳＥＩ１内の作動流体の圧力を制御することによりそれの動 作周波数を制御し、その動作周波数を希望の動作値に保つために適当なスプール 弁５９の構造が示されている。第５図に示すスプール弁は、ハウジング６２を有 する。このハウジングの中にプランジャ部材６３が滑動できるようにして支持さ れる。プランジャ部材６３は、２つのチャンバ６４．６６を構成する。テヤンノ ＜６４は、ＲＦＰＳＥＩ１内の動作流体ガスの最低動作圧ＰＬ　に維持式れてい る動作流体ガスを含む。これとは対照的に、チャンバ６６には、ＲＦＰＳＥＩ　 １が動作するように設計されている最高動作圧ＰＨに維持されている流体ガスが 充てれる。流体容器６８がテヤンノく６４と６６の中間の位置でハウジング１１ にｉＬ結式れるが、流体容器６８は、プランジャ６３が第５図に示すそれの中心 位置から右または左−１滑らされた時に、プランジャ６３を介していずれかのチ ャンバー＼選択的に相互連結芒ｎる。流体容器６８には、それぞれのチャンバ６ ６．６４内の高圧Ｐ、（と低圧ＰＬの中間の圧力Ｐｍの流体動作ガスが充される 。低圧ガステヤンノく６４は逆止め弁６５を介してＲＦＰＳＥ作動流体室に相互 に連結され、高圧チャンバ６６は逆止め弁６７を介してｇＦｐｓｇ作動流体室に 相互に連結される。この構成により、ＲＦＰＳＥの作動流体圧が低すぎ゛る条件 のドでは、プランジャ６３を左へ姑かして作動流体の圧力を高くでき、それによ りチャンバ６４内の低い圧力ＰＬ　を高くする。その高くをれた低い圧力ＰＬは 逆止め升６５を介してＲＦＰＳＦ作動流本室へ伝えられて、作動流体圧を高くす る。これとは逆に、ＲＦＰＳＥの作動流体ガス圧高すぎると、プランジャ６３を 右へ滑らすことにより、チャンバ６６を流体容器６６に相互連結し、作動流体ガ ス逆止め升６７を通って流体容器６８へ漏れることがでさるようにして、その作 動流体ガス圧を低くすることができる。

プランジャ６３の一端はソレノイド６９に連結てれる。そのソレノイドは、第４ 図に示てれている熱増幅装置ｑ比例増幅器５８から供給される信号により励磁で れる。プランジャ６３の他端は、プランジャ部材６３を、第５図に示す中心位置 にほぼ位置させるために、組合わδれた圧縮／強力ばね７１に連結式れる。、動 作流体作動圧が設計最高値ＰＨより高く上昇するために、交流機１５により発生 でれた出力電気信号の周波数がそれの希望の基準値ｆｒｅｆよυ高い値ヘトリフ トする傾向がめる条件の下では、プランジャ６３を右へ駆動するように比例増幅 器５８からの信号がソレノイド６２を作動式せて、ＲＦＰＳＫ作動流体室から作 動流体を漏らす。それとは逆に、作動流体圧が低すぎて、交流機１５からの出力 周波数が希望の基準周波数値’ｒｅｆ以下に低下する伶件の下では、比例増幅器 ５８からの信号は、ソレノイド６９にプランジャ６３を第５図に示す中間位置か ら左へ引かせ、それにより、前記のように付加作動流体を逆止め弁６５を通じて ＲＦＰＳＥ作動流体室を加える。このようにして、他の制御サブ装置とともに動 作する要素５５〜７１によシ与えられる付加周波数制御層性により、交流機の出 力動作周波数がそれの設計値に維持されることがわかるでろろう。

第６図は、本発明による第２図に示す制御装置の変更した態様の概略機能ブロッ ク図である。名園における同様々部品は同じ参照符号で示てれている。

しかし、第６図に示す装置は、２つの主な点で第２図に示す装置と異なる。第６ 図に示す装置においては、駆動モータ１４は、ＲＦＰＳＥの作動ピストン１３に 装着はれて、第２図に示きれているようなディスプレーサを駆動する代りに、作 動ピストン１３を直接駆動する。第２の主な違いは、圧縮機３５、ポンプ、また は類似のその他の装置が、第３図に示す交流機および負荷の代シに、ＲＦＰ　Ｓ 　Ｆの作動ピストン１３によって直接駆動でれることである。その他の全ての面 では２つの装置は類似する。

動作時には、装置の制御動作において検出てれ、かつ使用はれるスターリング・ エンジン熱槽唱装置の動作パラメータは、本発明の第２図に示す実施例を参照し て説明した動作パラメータに類似する。しかし、交流機の出力の負荷電圧を検出 する代りに、圧縮装置３５の圧力、ストローク、またはその他の動作パラメータ が検出式れ、帰還信号を制御する負荷動作パラメータとして使用でれる。この目 的のために、圧縮機３５の動作圧が適蟲な圧力センサ（図示せず）により検出で れ、圧縮機圧力帰還信号ＰＬが第３のモータ電圧制御帰還信号加算回路手段２４ の１つの入力端子へ基準値圧縮機圧力信号ＰＬｒｅｆとともに供給でれ、帰還正 誤差信号が加算回路手段２４から得られる。その圧力誤差信号は、積分回路２６ において積分され、比例増福器回路２７において比例増幅でれてから、第２のモ ータ電圧制御帰還信号加算回路手段１９Ａの第１の部分への１つの久方とじて供 給される。積分でれた圧力誤差信号は、比例増幅でれたピストン速度信号Ｖ。、 および比例増幅されて微分されたピストン速度信号に加え合わされて、帰還誤差 修正信号を得る。この帰還誤差修正信号は、第２のモータ電圧制御帰還加算回路 手段１９Ｂにおいて基準駆動モータ電圧信号ｖＩＴＩＱに加え合わきれて、帰還 駆動モータ竜圧制御信号ｖ１　を生ずる。

第６図のディスプレーサ・モータ誘導電流制御サブ装置は、ピストンの駆動周波 数を変化させると、ディスプレーサの駆動周波数が変化するという逆の効果を生 ずる点の理由となる、周波数帰還信号の符号が反転でれることを除き、第２図を 参照して説明したディスプレーサ・モータ誘導電流制御サブ装置と同様に動作す る。すなわち、ディスプレーサ駆動周波数が高く彦るとディスプレーサの位相角 が大きくなるが、ピストン駆動周波数が高くなると、ディスプレーサの位相角が 小きくなる。周波数制御帰還信号ｖ２　は、モータ電圧帰還信号ｖ１　とともに 電力変換回路１７へ与えられて、電力変換回路１７により駆動モータ１４へ供給 される励振電圧の太き式と周波数を制御することにより、第６図に概略的にボブ れているＲＦＰＳＥ熱増幅装置によシ駆動でれる圧縮装置の動作を制御する。

第７図は、直線ディスプレーサ駆動モータ４０を有し、負荷４３へ供給する交流 機４２を駆動する強制震動ＲＦＰＳＥ熱増幅装置１１のだめの本発明の制御装置 の概略機能ブロック図である。ディスプレーサ駆動モータ４０に供給される供給 電圧Ｖ８　を負荷の変動に応じて変えるために閉ループ制御装置が採用てれる。

主々電圧制御帰還ループは、負荷４３に発生された実際の交流機負荷α圧ｖＬ　 と希望の定常交流機負荷電圧ＶＤの間の誤差を基にして比例制御を行う。たとえ ば、実際の交流機負荷α圧が希望の電圧より高いと、帰還ループ信号は、直線デ ィスプレーサ駆動モータに供給でれる供給電圧■８　を、実際の交流機負荷電圧 ｖＬマイナス希望の負荷電圧■。

に等しい誤差信号に比例して低下でせる。この比較は第１の比改カロ算回路４４ において行われる。この第１の比較）ＪＤ算回路４４は、それの出力端子に誤差 信号ぽを生ずる。その誤差信号は、比例利得増幅回路４５を介して帰還駆動モー タｆｆｆ制御電圧加算回路４６の１つの入力端子へ、予め選択でれている基準駆 動モータ点圧ｖｍ０とともに帰還きれる。加算回路４６は、それら２つの信号を （後述する他のものとともに）加え合わせ、出力帰還駆動モータ制御信号ｖ８を 得る。この出力帰還駆動モータ制御信号はダイスプレーサ駆動モータ４０へ供給 でれる。

交流機に対する全ての負荷条件の下で希望の負荷電圧を維持するために要求され る定常電圧に、予め選択されている基準駆動モータ電圧ｖ−ｏが必ずしも一致し ないという事実から、これまで説明してきた比例制御装置は実際の負荷電圧ｖＬ に定常誤差を生じさせる傾向がある。この効果を補償するために、比例利得特性 に、を有する演算増幅器で構成できる比例利得増幅回路４５が帰還ループに挿入 でれる。

比例利得特性に、の適切な選択は、装置の過渡状態の安定時間と負荷電圧の定常 誤差の間の妥協を基にして行われる。Ｋ、の選択された値が大きくされると、定 常誤差は小さいが、スターリング・エンジンの過渡状態の安定時間は長くなり、 その逆もまた同じである。伝達関数に、が大きすぎると、装置は不安定に彦る。

したがって、Ｋ、の値に対して適切な妥協を行わなければならない。

定常誤差を無くすために、主電圧帰還制御ループと並列に誤差積分（リセット） 帰還ループが設けられる。これは、比例利得特性に１　を有する比例利得増幅器 と積分回路４７゛とを備える。Ｋ１　は実効積分帰還利得である。Ｋ１　が大き くなると、装置の過渡状態の安定時間が短くなる。しかし、Ｋｌ　がおまシ大き く嘔れると装置は不安定になる。

これまで説明したように、加算回路の出力端子に供給される駆動モータ供給電圧 Ｖ８は次式で与えられる。

ここに、ｖｍｏは予め選択さ、ｈ−だ基４嶌勤モータ電圧に等しく、Ｋｌは実効 積分帰還利得に等しく、Ｋ、は増幅器４５の利得、εは負荷電圧誤差に等しい。

ある場合には、これまで説明してきたように、電圧Ｒ還信号Ｍ蝕では、全ての負 荷条件に対して負荷の段階的な変化に制御装置を適合さぼる（ζは十分でないこ とがある。この問題をｆＦ４失するために、ディスプレーサ駆動モータの予め選 択された基準電圧”ｍｏをセットするために電流＠還ループが設けられる。この 電流帰還ループＩは、比例ｆＩ！得増１に烏口￥６４８を含む。この比例利得増 幅回路は伝達ｌＡ　数ＸＫ、ｃを有する演算増幅器で構成できる。この開成によ り、モータ基準電圧ｖｍｏは次式で表わぜれるようになる。

ｖｍｏ　”　”ｒｎ。”　ＸＫｐｃｌＬ、（５）ここに、ｌＬは負荷電流の振、 福を表わす帰還信号、ｖ′□。は負荷電流帰還信号により調奎すべき入力負荷基 準電圧中間１１信号である。ｖｍｏと比ダ１ｊ利得竹性ＸＫ、ｃとは、全ての負 荷条件に対して固定でれている定常負荷電圧を維持するために２更求テｉする定 常負荷電流およびモータ供給電圧の直、１４流週合によシ計算される。この制御 装置にこれに加えることにより、正電流帰還ループ（ＸＫ、。）は負荷電圧の大 きな制御要因となり、負帰還ループ（誤差信号εを取υ扱うＫ。

およびＫｉ　ループ）は負荷電圧を合わせるために主として用いられる。動作時 には、制御装置は負荷電圧と負荷電流をサンプルし、各サイクルの終りにディス プレーサ駆動モータ４ｏに供給ぜれる電圧ｖｓをセットする。

これまで説明してきた第７図に示す制御装置は、負荷の変動に対して適切表定常 応答を与える。しかし、この制御装置は電圧のオーパーンニート／アンダークニ ートを許容限界内に制限しないことがある。

負荷電圧の過渡的なオーバーシュート／アンダーシュートを制限するためには、 負荷交流機／発電機の動作サイクルが終った後ではなくて、過渡的な負荷変動が 終ってからできるだけ早く制御動作を行うことが望ましい。この目的のために、 瞬時負荷電圧がおる設定値よシ高くなった時（たとえば最高定格値の１５チ高） に、負荷４３に並列に７ヤント抵抗を挿入するために付加制御ループが設けられ る。この目的のために比較回路４９が設けられる。この比較回路に、負荷電圧の 実際の瞬時値を表わす入力信号ｖＬ　と、負荷電圧の最高値を表わす信号ｖＬＭ が供給される。ｖＬがｖＬＭよシ高いために、負方向におけるそれら２つの信号 の値にどのよう々差があっても、スイッチング回路５１が動作はせられる。そう すると、シャント抵抗５６を負荷４３に並列接続する電源スィッチ５２が自動的 に作動きせられる。このスイッチング動作は、シャント抵抗５３の抵抗値Ｒ８を ＲＦＰＳＥ熱増幅装置により駆動される交流機４２の動作中の任意の点において 負荷に並列に挿入できるように、瞬時に行われる。シャント抵抗５３がひとたび 接続でれると、Ｎ回の負荷動作サイクルが終るまで、その７ヤント抵抗は回路に 接続でれたままである。そうすると、スイッチング回路５１は電源スィッチ５２ を自動的に開かせる。これは、たとえば、サイクルの終りを検出して、それをカ ウントする適当な手段をスイッチング回路５１に含ませることにより容易に行う ことができる。

上記のシャント抵抗スイッチング動作が、第８Ａｌｄおよび第８Ｂ図に示されて いる。瞬時負荷電圧■Ｌが最高値ＶＬＭを超えると、常閉スイッチ５２が自動的 に閉じ、Ｎ回の動作サイクルが終って再び開かれるまでは閉じたままであること が、それらの図かられかる。したがって、各動作サイクル中は、交流機負荷電圧 の値がサンプル芒れ、最高負荷電圧ｖＬＭを超える条件の下では、７ヤント抵抗 ５２は回路中に接続てれ、問題のサイクルからＮ回の動作サイクルが終るまでそ の回路中に保たれる。シャント抵抗５２が接続された結果として、エンジンは実 際に起きた負荷変動より小さい負荷変動を検出することになる。

これにより負荷電圧が瞬時に変えられ、それに加えて、場もなければオーバーシ ュートする結果となったであろう電力が７ヤント抵抗内で消費てれる。

シャント抵抗が上記のようにして加えられるとただちに、エンジン−交流機に加 えられる実効負荷は、実際のエンジン負荷とは異なる。この効果を補償するため に、シャント抵抗５２を流れる電流をサンプルして、比例利得理性−に、ｃを有 する演算増幅器においてその電流を処理し、処理でれた負帰還信号を主駆動モー タ帰還制御信号加算回路４６へ供給して、前記帰還ループから供給でれる帰還信 号に加え合わせるために比例利得増幅回路５４を採用している負帰還ループが設 けられる。その結果、ディスプレーサ駆動モータ４０に供給式れる電圧Ｖ、は次 式で表わでれるようになる。

以上説明した制御装置においては、ＲＦＰＳＥ熱増幅装置により駆動される交流 機装置の定常動作周波数は、モータ供給電圧Ｖ′。。の周波数に常に等しい。あ る与えられた負荷における変数である、装置の定常振幅は、モータ電圧の振幅に 比例する。したがって、ディスプレーサ駆動子−タ供給電圧を上記のようにして 変調することにより、全ての負荷条件に対して定常負荷電圧を一定に保つことが できる。

負荷が純抵抗である条件の下で全負荷から２０チ負荷までの負荷の段階的な変動 に対するこの装置の応答が第９図に示されている。第９図において、それぞれの カーブにつけられている記号は次のよう表意味を有する。

Ｖ−負荷電圧振幅 Ｐ−ピストン振幅 Ｄ＝ニブイスプレーサ幅 Ｍ＝駆動モータ電圧振幅 Ｃ＝／ヤント電流振幅 Ｅ−周波数 本発明の新規な熱増幅装置の判徴は下記のように要約できる。

１、　全ての負荷条件の下で全ての自由震動が減衰ブせられる。

２、　与えられた負荷において、交流機の出力電圧がディスプレーサ駆動供給電 圧に比例する。

３、　定常動作周波数がディスプレーサ駆動モータ供給電圧周波数に等しい。

４、　定格負荷に２ける強制震動ＲＦＰ　Ｓ　Ｅ熱増幅装置の出力が実効ディス プレーサロッドの面積に依存する。

以上の説明から、本発明は、ＲＦＰＳＥ熱増幅装置により駆動でれる装置が、設 計てれている全動作負荷範囲にわたって安定に動作し、かつ負荷条件の大幅な変 化に対して適切な安定性を維持するようにして、外部から励振式れる強制震動Ｒ ＦＰＳＥ熱増幅装置により駆動でれる負荷を制御するだめの新規な熱増幅装置と 方法およびそのための制御装置を提供するものであることがわかるであろう。こ の装置は、設計動作範囲に゛わたって動作周波数と負荷電圧を定常的に安定にし 、しかも負荷の大きい変動に対して過渡的に応答できるようにするものである。

更に、この装置は、ＲＦＰＳＥ熱増幅装置への熱力学的入力が行われた時に装置 を最初に始動式せるためにディスプレーサ駆動モータを用いることにより、装置 の単−押しボタン始動／停止を行うものである。

産業上の応用性 本発明は強制震動共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅装置を制 御するだめの新規な装置および方法と、そのための制御に関するものである。こ の装置は、住宅用、商用、工業用または軍用の電力を発生する発電機／交流機を 駆動するためと、圧縮機、ポンプなどを直接駆動することのうちの少くとも一方 を行う主動力源として使用するものではない。

以上、本発明による、制御のための新規な熱増幅装置および方法と、外部から励 振でれる強制震動共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅装置なら びにそのための制御器のいくつかの実施例について説明したが、本発明のその他 の改変は、以上の説明を基にして当業者には示唆きれるであろうことは明らかで あると信ぜられる。したがって、添附した請求の範囲により定められる本発明の 意図する全範囲内において以上説明した本発明の特定の実施例に変更を加えるこ とができることを理解すべきである。

浄書（内容に変更なし） 手続補正書（方却 エンジン熱増幅装置および七の動作・制御方法３、補正をする者 事件との関係　特　許　出願人 名称（氏名）　メカニカル・チクノロシイ・インコーホレーテッド５、　？Ｊｉ 　ＪＩＥ＊　＋の日付　昭和６０年　９　月２４日噺陳−り厨蚤知 二 図面の翻訳文の浄書（内容に変更なし）国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　全ての負荷レベルにおいて過制動はれ、かつ自由に振動しない外部がら励 振石れる共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅器および負荷装置 において、 エンジンのディスプレーサまたはピストンに駆動するように結合され、可変制御 される駆動モータと、この駆動モータに結合でれて、可変制御される付勢電気信 号を駆動モータへ与える制御可能な電源装置と、 スターリング・エンジン熱増幅器および負荷装置の動作中にそのスターリング・ エンジン熱増幅器および負荷装置の少くとも１つの動作パラメータを検出して負 荷を駆動する手段と、 検出式れたスターリング・エンジン熱増幅装置動作パラメータに応答して少くと も１つの帰還制御信号を得る手段を含む帰還手段と 全備え、その帰還制御信号は、駆動モータに供給でれた付勢電気信号を制御し、 それの動作を制御することにより、スターリング・エンジン熱増幅器および負荷 装置の動作を、精密に、可変かつ安定に制御するように機能する外部から励振さ れる共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅器および負荷装置。 ２、　請求の範囲第１項記載の装置において、スターリング・エンジン熱増幅器 および負荷装置の少くとも１つの動作パラメータを検出する手段は、スターリン グ・エンジン熱増幅器の動作パラメータを検出し、それに応答して帰還信号を得 、駆動モータを可変制御することにより、スターリング・エンジン熱増幅器およ び負荷装置の動作を精密に、可変かつ安定に制御する手段を備える装置。 ３、　請求の範囲第２項記載の装置において、スターリング・エンジン熱増幅器 により駆動きれる負荷の少くとも１つの選択された動作パラメータを検出し、そ れを表わす帰還信号を得る手段と、 検出でれたスターリング・エンジン熱増幅器動作パラメータ帰還信号と負荷動作 パラメータ帰還信号に応答して、少くとも１つの制御信号を発生する手段を含む 帰還手段と を含み、前記束くとも１つの帰還制御信号は、駆動モータに供給きれた付勢電気 信号を制御することにより、スターリング・エンジン熱増幅器および負荷装置の 動作を、精密に、可変かつ安定に制御する手段を備える装置。 ４　請求の範囲第２項記載の装置において、スターリング・エンジン熱増幅器の 少くとも１つの選択された動作パラメータを検出する手段は、共振フリーピスト ン・スターリング・エンジンの作動ピストン段を備え、前記帰還手段は、前記ピ ストン速度帰還信号に応答して帰還モータ電圧制御信号を得る帰還モータ電圧制 御手段を備える装置。 ５、　請求の範囲第３項記載の装置に２いて、スターリング・エンジン熱増幅器 の少くとも１つの選択でれた動作パラメータを検出する手段は、共振フリーヒス トン・スターリング・エンジンのｆ’Ｆ−ｈピストンの速度を検出して、ピスト ン速度帰還信号を得る手段を備え、この帰還手段は、前記ピストン速度帰還信号 と前記負荷動作パラメータ帰還信号に応答して帰還モータ電圧制御信号を得る帰 還モータ電圧制御−タの制御に用いられ、それによりスターリング・エンジン熱 増幅器および負荷装置の動作を、精密に、可変かつ安定に制御する装置。 ６　請求の範囲第５項記載の装置において、帰還モータ電圧制御手段は、ピスト ン速度帰還信号と基′準値ピストン速度帰還信号を互いに加え合わせて、ピスト ン速度誤差信号を得る第１の電圧制御帰還信号加算手段と、ピストン速度誤差信 号と負荷動作パラメータ帰還信号および基準人力モータ電圧信号全互いに加え合 わせて帰還モータ電圧制御信号を得る第２の電圧制御帰還信号加算手段とを含み 、前記帰還　。 モータ電圧制御信号は駆動モータを制御することによりスターリング・エンジン 熱増幅器および負荷装置の動作を制御する装置。 ７、　請求の範囲第２項記載の装置において、前記帰還手段は、２種類のスター リング・エンジン熱増幅器動作パラメータ帰還信号のための少くとも２つの別々 の帰還路を備え、スターリング・エンジンのディスプレーサの速度を検出してデ ィスプレーサ速度帰還信号を得る手段を備えるディスプレーサ位相角帰還制御信 号手段と、ピストン速度帰還信号とディスプレーサ速度帰還信喝に応答して、駆 動モータの動作周波数の制御に帰還電圧制御信号とともに使用するディスプレー サ位、相角帰還信号を得、それによりスターリング・エンジン熱増幅器および負 荷装置の動作を制御する第１の位相検出手段とを備える装置。 ８、　請求の範囲第７項記載の装置において、ディスプレーサ位相角帰還制御信 号手段は、第１の位相検出手段から供給されたディスプレーサ位相角帰還信号と 基準ディスプレーサ位相角信号を互いに卯え合わせて、位相角誤差帰還信号を得 る第１の位相角帰還信号加算手段と、位相角誤差帰還信号と、駆動モータ基準周 波数信号を互いに加え合わせて、駆動モータ位相角帰還周波数制御信号を得る第 ２の位相角帰還信号加算手段とを備え、前記、駆動モータ位相角帰還周波数制御 信号は、駆動モータの動作周波数の制御に帰還モータ電圧制御信号とともに用い られ、それによりスターリング・エンジン熱増幅器および負荷装置の動作を制御 する装置。 ９、請求の範囲第８項記載の装置において、帰還モータ電圧制御手段は、ピスト ン速度帰還信号に応答してピストン速度の過渡的変化を示す微分されたピストン 速度帰還信号を得るためのピストン速度信号微分回路手段を更に含み、このピス トン速度信号微分回路手段、の出力は前記第２の電圧制御帰還信号加算手段の第 ２の入力端子へ前記ピストン速度誤差信号とともに供給されて、スターリング・ エンジン熱増幅器および負荷装置の動作を制御するための帰還モータ電圧制御信 号を得るために使用てれる装置。 １０、請求の範囲第９項記載の外部から励振てれる共振フリーピストン・スター リング・エンジン熱増幅器および負荷装置において、作動ピストンは電気的負荷 に給電する交流機に結合されてその交流機を駆動し、スターリング・エンジン熱 増幅器により駆動される負荷の少くとも１つの選択された動作パラメータを検出 して、それを麦わす帰還信号を得る手段は、交流機の出力負荷電圧を検出して負 荷電圧帰還信号を得る手段と、前有己負荷電圧帰還信号を基準値負荷電圧信号に 加え合わせて負荷電圧誤差信号を得る第３の電圧制御帰還信号加算手段と、負荷 電圧誤差信号に応答して負荷電圧誤差信号を時間に関して積分し、積分された負 荷電圧誤差信号を前記第２のモータ電圧制御信号加算手段の第３の入力端子へ前 記ピストン速度誤差信号および前記微分されたピストン速度修正信゛号と並列に 供給して、前記基準人力モータ電圧信号に加え合わせ、駆動モータの制御にした がってスターリング・エンジン熱増幅器および負荷装置の動作の制御に使用する 帰還モータ電圧制御信号を得る負荷電圧誤差信号積分回路手段とを備える外部か ら励振される共振７リーピストン・スターリング・エンジン熱増幅器および負荷 装置。 １１、請求の範囲第１０項記載の装置において、帰還モータ電圧制御手段は、訂 −記ピストン速度信号路と、前記微分されたピストン速度信号路と、前記積分さ れた負荷電圧誤差信号路との各信号路において、前記第２の電圧制御帰還信号加 算手段の前にそれぞれ接続される比例増幅手段を更に含み、各比例増幅手段はス ターリング・エンジン熱増幅装置の動作中に定常誤差を最小にし、装置の過渡状 態に対する安定時間を最も短くするためのそれぞれ比例利得伝達特性を有する装 置。 １２、請求の範囲第１１項記載の装置において、前記第２の電圧制御信号加算手 段は２部分加算手段を備え、この２部分加算手段は、第２の加算手段の第１の部 分において、前記積分された負荷電圧誤差信号と、前記ピストン速度誤差信号と 、前記微分でれたピストン速度帰還信号とを互いに加え合わせて帰還モータ電圧 修正信号を得、この帰還モータ電圧修正信号は第２の電圧制御信号加算手段の第 ２の部分において基準入力モータ電圧信号に加え合わでれて、駆動モータを制御 し、それによりスターリング・エンジン熱増幅装置の動作を制御するための帰還 モータ電圧制御信号を得る装置。 １３、請求の範囲第１２項記載の装置において、第２の電圧制御信号加算手段の 第２の部分の出力端子からの帰還モータ電圧制御信号は、励振電力を駆動モータ に供給する電力変換回路の出力電圧を制御するために加えられる装置。 １４請求の範囲第８項記載の装置において、ディスプレーサ位相角帰還制御信号 手段はディスプレーサ位相角信号微分回路手段を更に含み、このディスプレーサ 位相角信号微分回路手段はディスプレーサ位相角帰還信号に応答して、ディスプ レーサ位相角の過渡的変化を示す微分されたディスプレーサ位相角帰震信号を得 、前記ディスプレーサ位相角信号微分回路手段はそれの出力端子に微分されたデ ィスプレーサ位相角帰還信号を有し、このディスプレーサ位相角帰還信号は前記 第２の位相角帰還信号加算手段の第２の入力端子へ前記ディスプレーサ位相角帰 還信号と並列に供給でれて、出力ディスプレーサ・モータ位相角帰還周波数制御 信号を得ている装置。 １５、請求の範囲第１４項記載の装置において、前記ディスプレーサ位相角帰還 制御信号手段は、駆動モータ内を流れている電流の位相と大きさを検出して、そ れに比例する駆動モータ電流帰還信号を得る手段と、前記駆動モータ電流帰還信 号と前記ディスプレーサ速度帰還信号に応答して２つの信号の位相を比較し、そ れから帰還駆動モータ誘導電流成分信号を得る第２の位相検出手段と、前記帰還 駆動モータ誘４電流成分信号と基準値、駆動モータ誘導区流信号を加え合わせて 帰還駆動モータ誘導電流誤差信号を得る第３の位相角帰還信号加算手段と、駆動 モータ誘導電流誤差信号に応答して誘４電流誤差信号を時間に関して積分し、積 分された駆動モータ誘導電流誤差信号を前記第２の位相角帰還制御信号加算手段 の第３の入力端子へ前記ディスプレーサ位相角帰還信号および前記微分式れたデ ィスプレーサ位相角帰還信号と並列に併給して、出力、駆動モータ位相角帰還周 波数制御信号を得、この出力駆動モータ位相角帰還周波数制御信号は帰還モータ 電圧制御信号とともに駆動モータの動作周波数の制御に用いられ、それによりス ターリング・エンジン熱増幅装置のＩ５ｂ作を制御する装置。 １６、請求の範囲第１５項記載の装置において、ディスプレーサ位相角帰還制御 信号手段は、ｉＴｉ前記ディスプレーサ佇相位相角信号の帰還路と、前記微分で れたディスプレーサ位相角帰還信号の帰還路と、前１．−積分きれた誘導モータ シ流誤差信号の帰還路とにおいて、前記第２の位相角帰還制御信号加算手段の前 にそれぞれ接続される比例増幅手段を更に含み、それらの各比例増幅手段はスタ ーリング・エンジン熱増幅装置の動作中に定常誤差を最小にし、装置の過渡状態 に対する安定時間を最も短くするためのそｎぞｔｚ比比例利得伝達注性有してい る装置。 １７、請求の範囲第１６項記載の装置において、前記第２の位相角帰還制御信号 加算手段は２部分加算手段を備え、この２部分加算手段は、それの第１の部分に おいて、前記ディスプレーサ位相角帰還信号と、前記微分式れたディスプレーサ 位相角帰還信号と、前記積分された駆動モータ誘導電流誤差信号とを互いに刀口 え合わせて帰還ディスプレーサ位相角修正信号を得、この帰還ディスプレーサ位 相角修正信号は第２の位相角帰還制御信号加算手段の第２の部分において基準周 波数信号に加え合わ式れてディスプレーサ・モータ位相角帰還制御信号を得、こ のディスプレーサ・モータ位相角帰還制御信号は帰還モータ邂圧制御信号ととも に駆動モータの動作周波数を制御するのに用いられている装置。 １８請求の範囲第１７項記載の装置において、第２の位耐角帰還制御信号別算回 路手段の第２の部分の出力端子から得らｔたディスプレーサ・モータ位相角帰還 制御信号は駆動モータへ励振電力を供給する電力変換回路の動作周波数を制御す るために加えられている装置。 １９　請求の範囲第８項記載の装置において、帰還モータ電圧制御手段はピスト ン速度信号微分回路手段を更に含み、この請求度信号微分回路手段はピストン速 度帰は信号に応答して、ピストン速度の過渡的変化を示す微分されたピストン速 度帰還信号を得、前記ピストン速度信号微分回路手段の出力は前記第２のモータ 電圧制御（Ｍ号７Ｊｉｌ　：ｉ’ｉ、回路手段の第２の入力端子へ前記ピストン 速度誤差イー＝号と並列に供給てれて、駆動モータに供給でれる励振信号の電圧 を制御すめために使用てれ、前記ディスプレーサ位相角帰還制御信号手段はディ スプレーサ位相角信号微分回路手段を更に含み、このディスプレーサ位相角信号 微分回路手段はディスプレーサ位相角帰還信号に応答して、ディスプレーサ位相 角の過渡的変化を示す１戒分されたディスプレーサ位相角帰還信号を得、前記ｆ イスプレーサ位相角・「占号微分回路手段の出力４６子に微分てれたディスプレ ーサ位相角帰還信号を有し、この微分でれたディスプレーサ位相角帰進信号は前 記ディスプレーサ位相角帰還信号と並列に前記第２の位相角帰還制御信号加算手 段の第２の入力端子へ供給はれて、出力ディスプレーサ・モータ位相角帰還周波 数制御信号を得る装置。 ２０　請求の範囲第１９項記載の外部から、勅振芒れる共振フリーピストン・ス ターリング・エンジン熱増幅器および負荷装置において、作動ピストンは電気的 負荷へ給電する交流機に結合てれて、その交流機を駆動し、帰還モータ電圧制御 手段は、交流機の出力ｇＬ荷電圧を検出して、負荷電圧帰還信号を得る手段と、 前記負荷電圧帰還信号を基準値負荷電圧信号に互いに加え合わせて負荷電圧誤差 信号を得る第３のモータ電圧制御信号加算手段と、負荷電圧誤差信号に応答して 負荷電圧誤差信号を時間に関して積分し、積分式れた負荷電圧誤差信号を前記ピ ストン速度誤差信号および前記微分でれたピストン速度修正信号と並列に前記第 ２のモータ電圧制御信号加算手段の第３の入力端子へ供給して、前記基準人力モ ータ電圧信号に互いに加え合わせ、帰還モータ電圧制御信号を得る負荷電圧誤差 信号積分回路手段とを更に含み、前記帰還モータ電圧制御信号は駆動モータした がってスターリング・エンジン熱増Ｉ−装置に供給される励振電圧の値を制御す るだめに用いる外部から励振される共振７リーピストン・スターリング・エンジ ン熱増輻器および負荷装置。 ２１、請求の範囲第２０’項記載の装置において、前記ディスプレーサ位相角帰 還制御信号手段は、駆動モータ内を流れているモータ電流の位相と太き嘔゛を検 出して、それに比例するモータ電流帰Ｒ信号を得る手段と、前記モータ電流帰還 信号と前記ディスプレーサ速度帰還信号に応答して２つの位相を比較し、それか ら帰還駆動モータ誘導電流成分信号を得る第２の位相検出手段と、前記帰還誘導 電流成分信号と基準値駆動モータ誘導電流信号を加え合わせて帰還駆動モータ誘 導電流誤差信号を得る第３の位相角帰還信号加算手段と、その駆動モータ誘導電 流誤差信号に応答して誘導電流誤差信号を時間に関して積分し、積分された駆動 モータ誘導電流誤差信号を前記第２のアルファ角帰還制御信号加算手段の第３の 入力端子へ前記ディスプレーサ位相角帰還信号および前記微分式れたディスプレ ーサ位相角帰還信号と並列に供給して、出力駆動モータ位相角帰還周波数制御信 号を得、この出力駆動モータ位相角周波数制御信号は帰還モータ電圧制御信号と ともに駆動モータの周波数制御に用いられ、それによりスターリング・エンジン 熱増幅装置の動作を制御する装置。 ２２、請求の範囲第２１項記載の装置において、帰還モータ電圧制御手段は、前 記ピストン速度信号路と、前記微分式れたピストン速度信号路と、前記積分され た負荷電圧誤差信号路との各信号路において、前記第２の加算手段の前にそれぞ れ接続される第１の比例増幅手段を更に含み、この第１の比例増幅手段はスター リング・エンジン熱増幅装置の動作中に定常誤差を最小くし、かつ装置の過渡状 態に対する安定時間を最も短くするためのそれぞれの比例伝達利得性性を有し、 ディスプレーサ位相角帰還制御信号回路手段は、前記ディスプレーサ位相角帰還 制御信号路と、前記微分されたディスプレーサ位相角帰還制御信号路と、前記積 分されたモータ誘導電流誤差信号路との各信号路において、前記第２の位相角帰 還制御信号加算手段の前にそれぞれ接続される第２の比例増幅手段を更に含み、 この第２の比例増幅手段はスターリング・エンジン熱増幅装置の動作中に定常誤 差を最小にし、かつ装置の過渡状態に対する安定時間を最も短くするためのそれ ぞれの比例伝達利得傷性を有している装置。 ２３、請求の範囲第２２項記載の装置において、前記第２のモータ電圧制御信号 加算手段は２部分加算手段を備え、この２部分加算手段は、第２の加算手段の第 １の部分において、前記積分てれた負荷電圧誤差信号と、前記ピストン速度誤差 信号と、前記微分されたピストン速度帰還信号とを互いに加え合わせて帰還モー タ電圧修正信号を得、この帰還モータ電圧修正信号は第２のモータ電圧制御信号 加算手段の第２の部分において入力基準モータ電圧信号に加え合わぢれて、駆動 モー、夕に供給される励振電力の電圧を制御し、前記第２の位相角帰還制御信号 加算回路手段は２部分加算手段を備え、この２部分加、算手段は、前記第２の位 相角信号加算手段の第１の部分において、前記ディスプレーサ位相角帰還信号と 、前記微分てれたディスプレーサ位相角帰還信号と、前記積分された駆動モータ 誘導電流誤差信号とを互いに加え合わせて帰還ディスプレーサ位相角修正信号を 得、この帰還ディスプレーサ位相角修正信号は第２の位相角帰還制御信号加算手 段の第２の部分において入力基準周波数信号に加え合わでれて、ディスプレーサ ・モータ位相角帰還制御信号を得、このディスプレーサ・モータ位相角帰還制御 信号は、帰還モータ電圧制御信号とともに駆動モータの動作周波数を制御するた めに使用てれている装置。 ２、特許請求の範囲第２３項記載の装置において、第２のモータ電圧制御信号加 算手段の第２の部分の出力端子から得られた帰還モータ電圧制御信号は、駆動モ ータへ励振電力を供給する電力変換回路の動作と出力電圧を制御するために与え られ、第２の位相角帰還制御信号加算手段の第２の部分の出力端子から得られた ディスプレーサ・モータ位相角制御信号は、駆動モータへ励振電力を供給する電 力変換回路の動作周波数を制御するために与えられている装置。 ２５、請求の範囲第１０項記載の装置において、交流機の出力周波数を調整する ために付加周波数制御手段を更に含み、この付加周波数制御手段は、交流機の出 力周波数を表わす信号を得るための周波数検出手段と、交流機の周波数信号を基 準周波数信号に加え合わせて交流機周波数誤差信号を得る加算回路手段と、ＲＦ ＰＳＥの動作中にそのＲＦＰ　Ｓ　Ｅの動作共振周波数を制御するために交流機 の周波数誤差信号を与える手段とを含んでいる装置。 ２６請求の範囲第２４項記載の装置において、交流機の出力周波数を調整するた めに付加周波数ｍ］制御手段を含み、この付加周波数制御手段は、交流機の出力 周波数を表わす１ｊ号を得るための周波数検出手段と、交流機の周波数信号を暴 應周波数信号に加え合わせて交流機周波数誤差信号を得る加算回路手段と、ＲＦ ＰＳＥの動作中にそのＲＦＰＳＦの動作共振周波数を制御するために交流機の周 波数誤差信号を与える手段とを含んでいる装置。 ２７、外部から励振（れる共振フリーピストン・スターリング・エンジンのディ スプレーサ／ピストン質量にそれを駆動するようにして結合され、かつそのディ スプレーサ／ピストン質量を選択的に駆動する負荷としてはそれに結合されず、 それによりスターリング・エンジン熱増幅器の動作を制御する独立した駆動モー タを有し、全ての負荷レベルにおいて過制動され、かつ自由に振動しない外部か ら励振される共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅器および負荷 装置を制御する方法において、負荷を駆動するだめのスターリング・エンジン熱 増幅器および負荷装置の動作中にそのスターリング・エンジン熱増幅器および負 荷装置の少くとも１つの選択式れた動作パラメータを検出する過程と、前記検出 されたパラメータに応答する少くとも１つの帰還制御信号を得る過程と、駆動モ ータに供給石れる付勢電力を制御してそれの動作を制御することにより、スター リング・エンジン熱増幅器および負荷装置の動作を制御するために前記帰還制御 信号を帰還する過程とを備える外部から励振でれる共振フリーピストン・スター リング・エンジン熱増幅器および負荷装置を制御する方法。 ２８、請求の範囲第２７項記載の方法において、スターリング・エンジン熱増幅 器および負荷装置の検出される選択される動作パラメータは作動ピストン速度で あり、ピストン速度帰還信号が得られ、スターリング・エンジン熱増幅装置の動 作中に、駆動モータに供給でれる励振電圧の犬きてを制御するために使用する帰 還モータ電圧制御信号を前記ピストン速度帰還信号から得る過程を備える方法。 ２９、請求の範囲第２８項記載の方法において、スターリング・エンジン熱増幅 器の少くとも２つの動作パラメータを検出し、それらの動作パラメータをスター リング・エンジン熱増幅器の動作の制御に用い、ディスプレーサ速度を検出して ディスプレーサ速度帰還信号を得る過程と、前記ピストン速度帰１！信号と前記 ディスプレーサ速度帰還信号から、スターリング・エンジンのディスプレーサと 作動ピストンの間の位相差を示すディスプレーサ位相角帰還信号を得る過程と、 スターリング・エンジン熱増幅器の動作中に前記駆動モータに供給される励振電 圧の大きさの制御に使用する帰還モータ電圧制御信号を前記ピストン速度帰還信 号〃１ら得る過程と、駆動モータに供給はれる励振電圧の周波数を帰還モータ電 圧制御信号とともに制御して、駆動モータの動作を制御することによりスターリ ング・エンジン熱増幅器を制御するために用いる駆動モータ位相角帰還周波数制 御信号を前記ディスプレーサ位相角帰還信号から得る過程とを備える方法。 ３０、請求の範囲第２９項記載の方法において、前記ピストン速度帰還信号′を 微分して、微分式ｎ、たピストン速度＠還信号ケ得る過程と、その微分てれたピ ストン速度帰貸仁＋−７をピストン運度＠還信号と並列に＃還して帰還モータ電 圧信号を得る過程と、ディスプレーサ位相角帰還信号を微分して、−その微分さ れたディスプレーサ位相角帰還信号をディスプレーサ位相角帰還信号と並列に帰 還して、駆動モータ位相角帰還Ｆ＠波数１３す濁１ｄ号を得る過程とを７ｊむ方 法。 ３１、請求の範囲第３０　ｘｍ記戒の外部から励振式れる共嵌７リーピストン・ スターリング・エンジン熱増幅器を制御する方法において、スターリング・エン ジンの作動ピストンは、電気的負荷へ給電する交流機に結合されて、その交流機 を駆動し、交流機の出力負荷電圧を検出して、負荷電圧帰還信号を得る過程と、 負荷電圧帰還信号を基準値負荷電圧信号に加え合わせて、負荷電圧誤差信号を得 る過程と、その負荷電圧誤差信号を積分する過程と、積分でれた負荷電圧誤差信 号と微分でれたピストン速度帰還信号およびピストン速度帰還信号を基準入力モ ータ電圧信号に加え合わせて、スターリング・エンジン熱増幅装置の動作中に駆 動モータに供給でれる励振電圧の太きはを制御するのに使用する出力帰還モータ 電圧制御信号を得る過程とを備える方法。 ３２　請求の範囲第３１項記載の方法において、駆動モータを流れるモータ電流 の位相と大きさを検出して、そｎに比例するモータ電流帰還信号を得る過程　□ と、モータ電流帰還信号とディスプレーサ速度帰還信号との位相を比較して駆動 モータ誘導電流成分信号を得る過程と、駆動モータ誘導電流成分信号と入力基準 モータ誘導電流信号を加え合わせて、駆動モータ誘導電流誤差信号を得る過程と 、駆動モータ誘導電流誤差信号を積分して帰還積分された駆動モータ誘導電流誤 差信号を得る過程と、帰還積分てれた駆動モータ誘導電流誤差信号と微分てれた ディスプレーサ位相角帰還信号２よび入力駆動モータ基準周波数信号を互いに加 え合わせて、スターリング・エンジン熱増幅器の動作中に駆動モータに供給され る励振電圧の周波数を制御するのに使用する出力駆動モータ位相角帰還周波数制 御信号を得る過程とを備える方法。 ３３、請求の範囲第３２項記載の方法において、前記ピストン速度帰還信号と前 記微分でれたピストン速度帰還信号および前記積分てれた負荷電圧誤差信号を基 準入力駆動モータ電圧制御信号を加え合わせて出力帰還モータ電圧制御信号を得 る前に、前記ピストン速度帰還信号と前記微分でれたピストン速度帰還信号およ び前記積分された負荷電圧誤差信号をそれぞれ比例増幅する過程と、前記帰還積 分された駆動モータ誘導電流誤差信号と前記微分されたディスプレーサ位相角帰 還信号およびディスプレーサ位相角帰還信号を入力騒動モータ基準周波数信号に 刃口見合わせて、スターリング・エンジン熱増幅器の動作中に定常誤差を小さく し、かつ安定時間を短くするための出力駆動モータ位相角帰還周波数制御信号を 得る前に、前記帰還積分てれた駆動モータ誘導電流誤差信号と前記微分されたデ ィスプレーサ位相角帰還信号をそれぞれ比例増幅する過程とを含む方法。 ３４、請求の範囲第３１項記載の方法において、交流機の出力から周波数誤差信 号を得る過程と、共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅器の共振 動作周波数を調整するために周波数誤差信号を。 採用する過程とを含む方法。 ３５、請求の範囲第３３項記載の方法において、交流機の出力から周波数誤差信 号を得る過程と、共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅器の共振 動作周波数を調整するために周波数誤差信号を採用する過程とを含む方法。 ３６、全ての負荷レベルにおいて過制動でれ、かつ自由に振動しない外部から励 振される共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅装置において、エ ンジンのディスプレーサ／ピストンに駆動するように結合され、可変制御される 駆動モータと、この駆動モータに結合でれて、付勢電気信号を駆動モータへ与え る制御可能な電源装置と、スターリング・エンジン熱増幅装置により駆動される 負荷の少くとも１つの選択された動作パラメータを検出し、それを衣わす帰還信 号を得る手段と、検出された負荷動作パラメータ信号に応答して少くとも１つの 帰還制御信号を得る手段を含む帰還手段と を備え、その帰還制御信号は、駆動モータに供給された付勢電気信号を制御し、 それの動作を制御することにより、スターリング・エンジン熱増幅器および負荷 装置の動作を、精密に、可変かつ安定に制御するように機能する外部から励振さ れる共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅装置。 ３７、外部から励振される共振フリーピストン・スターリング・エンジンのディ スプレーサ／ピストンを駆動するようにそのディスプレーサ／ピストンに結合さ れる独立した制御可能な駆動モータを有し、全ての負荷レベルにおいて過制動で れ、かつ自由に振動しない外部から励振される共振フリーピストン・スターリン グ・エンジン熱増幅装置において、前記駆動モータに結合でき、付勢電気信号を 駆動モータへ与える制御可能な電源装置と、スターリング・エンジン熱増幅装置 の少くとも１つの選択ぢれた動作パラメータを検出し、それを表わす帰還信号を 得る手段と、 前記、帰還制御信号を制御可能な電源装置へ与えて、駆動モータに供給式れた付 勢電気信号の性質を制御することによシ、スターリング・エンジン熱増幅装置の 動作を制御する手段と を備える外部から励振式れる共振フリーピストン・スター　リング・エンジン熱 増幅装置。 ３８、外部から励振きれる共振フリーピストン・スターリング・エンジンのディ スプレーサ／ピストンを駆動するようにそのディスプレーサ／ピストンに結合さ れる独立した制御可能な駆動モータを有し、全ての負荷レベルにおいて、過制動 され、かつ自由に振動しない外部から励振式れる共振フリーピストン・スターリ ング・エンジン熱増幅装置において、駆動モータに結合でき、付勢電気信号を駆 動モータへ与える制御可能な電源装置と、 スターリング・エンジン熱増幅装置の動作中にそれの少くとも１つの選択でれた 動作パラメータを検出し、それを衣わす帰還信号を得る手段と、スターリング・ エンジン熱増幅装置により駆動される負荷の少くとも１つの検出された動作パラ メータを検出し、それを表わす帰還信号を得る手段と、検出はれたスターリング ・エンジン熱増幅装置動作パラメータ帰還信号と負荷動作パラメータ帰還信号に 応答して、駆動モータに供給された付勢電気信号を制御して、それの動作を制御 することによりスターリング・エンジンｉＭ　ｊ’Ｊ　ｔｌ、Ｊ、器および負荷 装置の動作を制御するように機能する少くとも１つの帰還制御信号を得る帰還手 段と を備える外部から励振筋れる共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増 幅装置の制御装置。 ３９、請求の範囲第３８項記載の制御装置において、スターリング・エンジン熱 増幅器の少くとも１つの選択でれた動作パラメータを検出する手段は、共振フリ ーピストン・スターリング・エンジンの作動ピストンの速度を検出してピストン 速度帰還信号を得る手段を備え、前記帰還手段灯前記ピストン速度帰還色号およ び前記負荷動作パラメータ帰還信号に応答して、駆動モータを制御することによ りスターリング・エンジン熱増幅装置の動作を制御するために使用する帰還モー タ電圧制御信号を得る帰還モータ電圧制御手段を備える制御装置。 ４０．請求の範囲第３９項記載の制御装置において、前記帰還手段は、２種類の スターリング・エンジン動作パラメータ帰還信号のための少くとも２つの独立し た帰還路を備え、スターリング・エンジンのディスプレーサの速度を検出してデ ィスプレーサ速度帰還信号を得る手段を備えるディスプレーサ位相角帰還制御信 号手段と、ピストン速度帰還信号とディスプレーサ速度帰還信号に応答して、帰 還電圧制御信号とともに駆動モータの動作周波数を制御することにより、駆動モ ータとスターリング・エンジン熱増幅装置の動作を制御するのに用いるディスプ レーサ位相角帰還信号を得る第１の位相検出手段とを含む制御装置。 ４１、請求の範囲第４０項記載の制御装置において、帰還モータ電圧制御手段は 、ピストン速度帰還信号に応答して、ピストン速度の変化を示す微分でれたピス トン速度帰還信号を得るピストン速度信号微分回路手段を更に含み、このピスト ン速度信号微分回路手段の出力は前記ピストン速度信号と並列に供給されて、駆 動モータにしたがってスターリング・エンジン熱増幅装置の動作を制御するだめ の帰還モータ電圧制御信号を得るために使用される装置。 ４２、請求の範囲第４１項記載の外部から励振はれる共振フリーピストン・スタ ーリング・エンジン熱増幅装置の制御装置において、ＲＦＰ　Ｓ　Ｅの作動ピス トンが電気的負荷に給電する交流機に結合でれてその交流機を駆動するような装 置に使用するために、スターリング・エンジン熱増幅器により駆動でれる負荷の 少くとも１つの選択式れた動作パラメータを検出して、それを表わす帰還信号を 得る手段は、交流機の出力負荷電圧を検出して負荷電圧帰還信号を得る手段を備 え、前記制御装置は、前記負荷電圧帰還信号を基準値負荷電圧信号に加え合わせ て負荷電圧誤差信号を得る第３の電圧制御帰還信号加算手段と、負荷電圧誤差信 号に応答して負荷電圧誤差信号を時間に関して積分し、積分きれた負荷電圧誤差 信号を前記モータ電圧制御信号加算手段の入力端子へ前記ピストン速度誤差信号 および前記微分きれたピストン速度修正信号と並列に供給して、前記基準人力モ ータ電圧信号に加え合わせ、駆動モータの制御したがってスターリング・エンジ ン熱増幅装置の動作の制御に使用する帰還モータ電圧制御信号を得る負荷電圧誤 差信号積分回路手段とを備えている外部から励振される共振フリーピストン・ス ターリング・エンジン熱増幅器および負荷装置の制御装置。 ４３、請求の範囲第４２項記載の制御装置において、帰還モータ電圧制御手段は 、前記ピストン速度信号路と、前記微分されたピストン速度信号路と、前記積分 でれたピストン速度信号路の各信号路において、前記電圧制御帰還信号加算手段 の前にそれぞれ接続される比例増幅手段を更に含み、前記比例増幅手段ｉｄスタ ー！ｊング・エンジン熱増幅装置の動作中に定常誤差を最小にし、装置の過渡状 態に対する安定時間を最も短くするためのそれぞれ比例利得伝達特性を有してい る制御装置。 ４４、請求の範囲第４０項記載の制御装置において、ディスプレーサ位相角帰還 制御信号手段は位相検出手段の出力端子から供給されるディスプレーサ位相角帰 還信号を基準ディスプレーサ位相角信号に加え合わせて位相角誤差帰還信号を得 る第１の位相角帰還制御信号手段と、位相角誤差帰還信号をモータ基準周波数信 号に加え合わせて、出力ディスプレーサ・モータ位相角帰還周波数制御信号を得 る第２の位相角帰還制御信号手段とを備え、前記出力ディスプレーサ・モータ位 相角帰還周波数制御信号は、駆動モータの動作周波数を制御することによりスタ ーリング・エンジン熱増幅装置の動作を制御するために、帰還モータ電圧制御信 号とともに用いられている制御装置。 ４５、請求の範囲第４４項記載の制御装置において、ディスプレーサ位相角帰還 制御信号手段はディスプレーサ位相角信号微分回路手段を更に含み、このディス プレーサ位相角信号微分回路手段は、ディスプレーサ位相角帰還信号に応答して 、ディスプレーサ位相角の過渡的変化を示す微分式れたディスプレーサ位相角帰 還信号を得、それの出力端子に微分されたディスプレーサ位相角帰還信号を有し 、このディスプレーサ位相角帰還信号は前記第２の位相角帰還信号加算手段の第 ２の入力端子へ前記ディスプレーサ位相角帰還信号と並列に供給されて、出力デ ィスプレーサモータ位相角帰還周波数制御信号を得ている制御装置。 ４６請求の範囲第４５項記載の装置において、前記ディスプレーサ位相角帰還制 御信号手段は、駆動モータ内を流れている電流の位相と太きてを検出して、それ に比例する駆動モータ電流帰還信号を得る手段と、前記駆動モータ底流帰還信号 と前記ディスプレーサ速度帰還信号に応答して２つの信号の位相を比較し、それ から帰還駆動モータ誘導電流成分信号を得る第２の位相検出手段と、前記帰還駆 動モータ誘導電流成分信号と基準値駆動モータ誘導′シ流信号に加え合わせて帰 還駆動モータ誘導′磁流誤差を得る加算手段と、駆動モータ誘導電流誤差信号に 応答して誘導電流誤差信号を時間に関して積分し１．遺分石れた駆動モータ誘導 ′這流誤差信号を前記加算手段の第３の入力端子へ前記ディスプレーサ位相角帰 還信号および前記微分されたディスプレーサ位相角帰還信号と並列に供給して、 出力駆動モータ位相角帰還周波数制御信号を得、この出力駆動モータ位相角帰還 周波数制御信号は帰還モータ電圧制御信号とともに駆動モータの動作周波数の制 御に用いられ、それによりスターリング・エンジン熱増幅装置の動作を制御する 制御装置。 ４７、請求の範囲第４０項記載の制御装置において、帰還モータ電圧制御手段は ピストン速度信号微分回路手段を更に含み、このピストン速度信号微分回路手段 はピストン速度帰還信号に応答して、ピストン速度の過渡的変化を示す微分式れ たピストン速度帰還信号を得、前記ピストン速度信号微分回路手段の出力は信号 加算手段へ前記ピストン速度誤差信号と並列に供給されて、駆動モータに供給で れる励振信号の電圧を制御するために使用でれ、前記ディスプレーサ位相角帰還 制御信号手段はディスプレーサ位相角信号微分回路手段を更に含み、このディス プレーサ位相角信号微分回路手段はディスプレーサ位相角帰還信号に応答して、 ディスプレーサ位相角の過渡的変化を示す微分でれたディスプレーサ位相角帰還 信号を得、前記ディスプレーサ位相角信号微分回路手段の出力端子に微分された ディスプレーサ位相角帰還信号を有し、この微分式れたディスプレーサ位相角帰 還信号は前記ディスプレーサ位相角帰還信号と並列に信号加算手段へ供給されて 、出力ディスプレーサ・モータ位相角帰還周波数制御信号を得る制御装置。 ４８、請求の範囲第４７項記載の強制震動共振フリーピストン・スターリング・ エンジン熱増幅器および負荷装置の制御装置において、作動ピストンは電気的負 荷へ給電する交流機に結合式れて、その交流機を駆動し、帰還モータ電圧制御手 段は、交流機の出力負荷電圧を検出して、負荷電圧帰還信号を得る手段を更に含 み、前記制御装置は、前記負荷電圧帰還信号を基準値負荷電圧信号に互いに加え 合わせて負荷電圧誤差信号を得る信号加算手段と、負荷電圧誤差信号に応答して 負荷電圧誤差信号を時間に関して積分し、積分された負荷電圧誤差信号を前記ピ ストン速度誤差信号および前記微分されたピストン速度修正信号と並列に前記第 ２のモータ電圧制御信号加算手段の第３の入力端子へ供給して、前記基準人力モ ータ亀圧信号に互いに加え合わせ、帰還モータ電圧制御信号を得る負荷電圧誤差 信号積分回路手段とを更に含み、前記帰還モータ電圧制御信号は駆動モータした がってスターリング・エンジン熱増幅装置に供給式れる励振電圧の値を制御する ために用いる強制震動共振フリーピストン・スターリング・エンジン熱増幅器お よび負荷装置の制御装置。 ４９、請求の範囲第４８項記載の制御装置において、前記ディスプレーサ位相角 帰還制御信号手段は、駆動モータ内を流れているモータ電流の位相と大きさを検 出して、それに比例するモータ電流帰還信号を得る手段と、前記モータ電流帰還 信号と前記ディスプレーサ速度帰還信号に応答して２つの信号の位相を比較し、 それから帰還駆動モータ誘導電流成分信号を得る第２の位相検出手段と、前記帰 還誘導電流成分信号と基準値駆動モータ誘導電流信号を加え合わせて帰還駆動モ ータ誘導電流誤差信号を得る加算手段と、その駆動モータ誘導電流誤差信号に応 答して誘導電流誤差信号を時間に関して積分し、積分された駆動モータ誘導電流 誤差信号を信号加算手段へ前記ディスプレーサ位相角帰還信号２よび前記微分は れたディスプレーサ位相角帰還信号と並列に供給して、出力駆動モータ位相角帰 還周波数制御信号を得、この出力駆動モータ位相角周波数制御信号は帰還モータ 電圧制御信号とともに駆動モータの周波数制御に用いられ、それによりスターリ ング・エンジン熱増幅装置の動作を制御する制御装置。 ５０、請求の範囲第４９項記載の制御装置において、帰還モータ電圧制御手段は 、前記ピストン速度信号路と、前記微分されたビ抹トン速度信号路と、前記積分 式れた負荷電圧誤差信号路との各信号路において、前記第２゛の加算手段の前に それぞれ接続される第１の増幅回路手段を更に含み、この第１の増幅回路手段は スターリング・エンジン熱増幅装置の動作中に定常誤差を最小にし、かつ装置の 過渡状態に対する安定時間を最も短くするためのそれぞれの比例伝達利得性性を 有し、ディスプレーサ・アルファ角帰還制御信号手段は、前記ディスプレーサ位 相角帰還制御信号路と、前記微分されたディスプレーサ位相角帰還制御信号路と 、前記積分はれたモータ誘導電流誤差信号路との各信号路において、前記第２の 位相角帰還制御信号加算手段の前にそれぞれ接続てれる第２の増幅回路手段を更 に含み、この第２の増幅回路手段はスターリング・エンジン熱増幅装置の動作中 に定常誤差を最小にし、かつ装置の過渡状態に対する安定時間を最も短くするだ めのそれぞれの比例伝達利得性性を有している制御装置。 ５１、請求の範囲第４２項記載の制御装置において、交流機の出力周波数を調整 する付加周波数制御手段を含み、この付加周波数制御手段は、交流機の出力周波 数を表わす信号を得るだめの周波数検出手段と、交流機の周波数信号を基準周波 数信号に加え合わせて交流機周波数誤差信号を得る加算回路手段と、ＲＦＰＳＥ の動作中にそのＲＦＰＳＫの動作共振周波数を制御するために交流機の周波数誤 差信号を与える手段とを含んでいる制御装置。 ５２、請求の範囲第５０項記載の制御装置に２いて、交流機の出力周波数を調整 するために付加周波数制御手段を含み、この付加周波数制御手段は、交流機の出 力周波数を表わす信号を得るための周波数検出手段と、交流機の周波数信号を基 準信号に加え合わせて交流機周波数誤差信号を得る加算回路手段と、ＲＦＰＳＥ の動作中にそのＲＦＰＳＩＴｈの動作共振周波数を制御するために交流機の周波 数誤差信号を与える手段とを含んでいる制御装置。